JP2013543407A

JP2013543407A - Tissue accumulation sensor

Info

Publication number: JP2013543407A
Application number: JP2013532954A
Authority: JP
Inventors: アンビスニュースキナタリー; ヘルトンクリステン; マクミランウイリアム
Original assignee: プロフューザ，インコーポレイティド
Priority date: 2010-10-06
Filing date: 2011-10-06
Publication date: 2013-12-05
Anticipated expiration: 2031-10-06
Also published as: AU2011311889C1; JP5827999B2; CN110604585B; CN103260501B; AU2011311889B2; CN103260501A; CN105147300B; US20170325722A1; CA3012355C; US20160213288A1; JP2019088807A; KR101690535B1; AU2015200893B2; AU2020202697A1; US10463287B2; CA2813041A1; AU2015200893A1; WO2012048150A1; EP2624744A1; CA2813041C

Abstract

組織集積バイオセンサー、これらのセンサーを含むシステム、１以上の分析物を検出するためのこれらのセンサー及びシステムを用いる方法が提供される。 Tissue integrated biosensors, systems comprising these sensors, methods of using these sensors and systems for detecting one or more analytes are provided.

Description

関連出願への相互参照
本出願は、２０１０年１０月６日に出願された米国仮出願第６１／３９０，２５２号の利益を主張し、その開示は全体として参照により本明細書に援用される。 CROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS This application claims the benefit of U.S. Provisional Application No. 61 / 390,252, filed October 6, 2010, which is incorporated herein by reference in its entirety disclosure .

連邦政府の委託研究下でなされた発明に対する権利の陳述
利用なし。 No statement of rights to inventions made under federal government commissioned research .

本開示はバイオセンサーの分野に関する。 The present disclosure relates to the field of biosensors.

多数の状態の管理において、インビボでの分析物の定期的な測定は必要である。生理状態、代謝状態又は疲労状態の変化を連続して正確に決定し；インビボでの生物学的脅威又は治療薬の濃度を測定し；症状の開始前に疾患の早期検出を与えるセンサーをヒト生体内に埋め込むことは、医療科学と軍の両方の長期目的となっている。最小限のユーザー・メンテナンスにより非浸襲的にそれを行うことは本質的であり、数カ月から数年のセンサー寿命が実際のユーザー環境において極めて重要である。 In managing a large number of conditions, periodic measurements of analytes in vivo are necessary. Continuously accurately determine changes in physiological, metabolic or fatigue states; measure biological threat or therapeutic agent concentrations in vivo; sensors that provide early detection of disease prior to onset of symptoms Implanting in the body is a long-term goal for both medical science and the military. Doing it non-invasively with minimal user maintenance is essential, and sensor lifetimes of months to years are extremely important in real user environments.

例えば、血中グルコースの管理は、糖尿病患者において、正確なインスリン投薬を確実にするために本質的である。さらに、糖尿病患者の長期治療において、血中グルコースレベルのより良い制御は、妨げなければ、網膜症の発症、循環障害、及び糖尿病としばしば関連した他の変性疾患を遅延させることができることが実証されている。したがって、糖尿病患者による血中グルコースレベルの信頼があって正確な自己監視が必要である。 For example, blood glucose management is essential to ensure accurate insulin dosing in diabetic patients. In addition, it has been demonstrated that in long-term treatment of diabetic patients, better control of blood glucose levels can delay the onset of retinopathy, circulatory disturbances, and other degenerative diseases often associated with diabetes if not prevented. ing. Therefore, there is a need for reliable self-monitoring with confidence in blood glucose levels by diabetic patients.

現在、血中グルコースは、市販の熱量測定試験片又は電気化学的バイオセンサー（例えば、酵素電極）の使用により糖尿病患者によって監視され、それらの両方は、測定がなされる各時間で血液の適切な量を採取するための槍状の器具の通常使用を必要とする。平均して、大多数の糖尿病患者は、１日２回の血中グルコースの測定を行うためにこのような器具を用いている。しかしながら、米国の国立衛生研究所は、最近になって、血中グルコース試験は、少なくとも１日４回行われるべきであることを推奨し、この推奨は米国糖尿病協会によって承認された。血中グルコース試験の頻度のこの増加は、財政費の観点と痛みや不快の観点の両方において、特に、指先からの採血のためのランセットの通常使用を行わなければならない長期の糖尿病患者において相当な負担を強いる。したがって、患者からの採血を伴わない良好な長期のグルコース監視システムが明らかに必要とされる。 Currently, blood glucose is monitored by diabetic patients through the use of commercially available calorimetric test strips or electrochemical biosensors (eg, enzyme electrodes), both of which are appropriate for blood at each time the measurement is made. Requires normal use of a bowl-shaped instrument to collect the quantity. On average, the majority of diabetics use such instruments to make blood glucose measurements twice daily. However, the National Institutes of Health recently recommended that blood glucose tests should be performed at least four times a day, and this recommendation was approved by the American Diabetes Association. This increase in the frequency of blood glucose testing is significant both in terms of financial costs and pain and discomfort, especially in long-term diabetics who must make regular use of lancets for blood collection from the fingertips. Force the burden. Therefore, there is clearly a need for a good long-term glucose monitoring system that does not involve blood collection from the patient.

ここ数十年にわたって、多くの試みがなされ、頻繁又は連続的な監視を与える埋め込まれたセンサーを開発されてきた。例えば、１９８６年５月６日に出願されたＧｏｕｇｈらの米国特許第４，７０３，７５６号は、グルコースレベル及び酸素レベルを監視するための、生体内における埋め込み用のセンサーモジュールを報告する。しかしながら、電気的な失敗、分析物認識要素（典型的には酵素）の分解、コンポーネント分解および層間剥離のため、これらのセンサーは、典型的には、比較的短期間（例えば、数時間から数日）後に失敗する。インビボセンサーの別の主な失敗様相は、センサー自体の失敗ではないが、むしろ、組織の変化が、センサーの埋め込みにより、センサーに即座に隣接する。センサーのインターフェイスでの組織は、もはや、全生体状態若しくは疾患状態又は対象の分析物の代表物とはならないように変化する。 Over the last few decades, many attempts have been made to develop embedded sensors that provide frequent or continuous monitoring. For example, U.S. Pat. No. 4,703,756, filed May 6, 1986, Gough et al., Reports an in vivo implanted sensor module for monitoring glucose and oxygen levels. However, due to electrical failure, degradation of analyte recognition elements (typically enzymes), component degradation and delamination, these sensors typically have a relatively short period of time (eg, several hours to several Sun) will fail later. Another major failure aspect of in vivo sensors is not the failure of the sensor itself, but rather a tissue change is immediately adjacent to the sensor due to the implantation of the sensor. The tissue at the sensor interface changes so that it is no longer representative of the whole body condition or disease state or the analyte of interest.

米国特許第７，２２８，１５９号は、真皮内への注入のための生分解性マトリックスに包埋された複数の非生分解性検知粒子を含むセンサーを報告する。しかしながら、マトリックスが分解するにつれて、検知粒子は、マクロファージによって消化され、埋め込み部位から除かれる。同様に、米国特許第６，６７１，５２７号は、表皮に注入され、皮膚の通常の腐肉のために経時的に排出されるセンサーを報告する。米国特許出願第２００９／０１３１７７３号は、適切な競合結合アッセイの少なくとも２つの異なる改変体で構成されている糖質（例えば、グルコース）センサーを報告する。 US Pat. No. 7,228,159 reports a sensor comprising a plurality of non-biodegradable sensing particles embedded in a biodegradable matrix for injection into the dermis. However, as the matrix degrades, the sensing particles are digested by macrophages and removed from the implantation site. Similarly, US Pat. No. 6,671,527 reports a sensor that is injected into the epidermis and expelled over time due to normal carcass of the skin. US Patent Application No. 2009/0131773 reports a carbohydrate (eg, glucose) sensor composed of at least two different variants of a suitable competitive binding assay.

Ｎｉｅｌｓｅｎら．（２００９）Ｊ．ＤｉａｂｅｔｅｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ３（１）：９８−１０９，Ｂｉｌｌｉｎｇｓｌｅｙら．（２０１０）Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．８２（９）：３７０７−３７１３、及びＭｃＳｈａｎｅら．（２０００）ＩＥＥＥＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｉｎＭｅｄｉｃｉｎｅａｎｄＢｉｏｌｏｇｙＭａｇａｚｉｎｅ１９：３６−４５は、分析物を検知するマイクロスフェア又はナノスフェアの埋め込みを報告する。これらの個々の検知粒子は、それらが小さすぎ、組織全体を移動し得る場合には、マクロファージに取り込まれ、説明が期待できず、未制御な方法で蛍光シグナルの消失が望まれていないものである。検知粒子が大きすぎ、マクロファージによって取り込まれない場合、それらは、典型的な異物反応（ＦＢＲ）を受け、インプラントに関して毛細血管の近接を制限する。センサーが無血管組織によってカプセル化されるようになるにつれて、それらは、血液が運ぶ分析物を正確に検知する能力を失い、それらが食細胞（小粒子）によって飲み込まれるにつれて、グルコースなどのコンポーネントにとって検知されるのに必要なコンパートメントである間質液との接触が失われる。したがって、現在の検知技術は、典型的には、生体内においてほんの短時間（例えば、市販のセンサーでは２〜７日）後に失う。 Nielsen et al. (2009) J. Org. Diabetes Science and Technology 3 (1): 98-109, Billingsley et al. (2010) Anal. Chem. 82 (9): 3707-3713, and McShan et al. (2000) IEEE Engineering in Medicine and Biology Magazine 19: 36-45 reports the implantation of microspheres or nanospheres that detect analytes. These individual detection particles are taken up by macrophages if they are too small and can move through the entire tissue, can not be expected to explain, and the loss of fluorescence signal in an uncontrolled manner is not desired. is there. If the sensing particles are too large to be taken up by macrophages, they undergo a typical foreign body reaction (FBR) and limit capillary proximity with respect to the implant. As sensors become encapsulated by avascular tissue, they lose the ability to accurately detect analytes carried by blood, and for components such as glucose as they are swallowed by phagocytic cells (small particles) Loss of contact with the interstitial fluid, which is a compartment necessary to be detected. Thus, current sensing technology typically loses in vivo only after a short time (eg, 2-7 days for commercially available sensors).

このようにして、間質液（内部の細胞環境ではない）と接触したまま、センサーを取り囲む間質液が近傍の毛細血管により一定の高速平衡化にあるように、脈管系に近接近した状態にすることによって、長期（例えば、数週間、数カ月又は数年）の正確な読み込みを与える組織集積となる検知技術の必要性は明らかである。 In this way, the interstitial fluid surrounding the sensor is in close proximity to the vascular system so that it is in constant high-speed equilibration with nearby capillaries while in contact with the interstitial fluid (not the internal cellular environment). There is a clear need for sensing techniques that, when put into state, provide tissue accumulation that provides accurate readings over time (eg, weeks, months or years).

本明細書には、組織集積センサー、これらのセンサーを含むシステム、種々の分析物を測定するためのこれらのセンサー及びシステムを用いる方法が開示されている。 Disclosed herein are tissue integration sensors, systems comprising these sensors, and methods of using these sensors and systems for measuring various analytes.

現在、生体化学を監視するための連続的な分析物センサー（微小透析、電気化学、皮膚入れ墨センサーなど）は、進行的に減少する毛細血管密度及び／又は異物反応により、正確な長期データを与えない。センサー（検知媒体）内及びその全体での毛細血管の組み込みは、現存する主な改善である。毛細血管増大は、正確性の改善と遅延時間の減少を生じさせる。 Currently, continuous analyte sensors for monitoring biochemistry (microdialysis, electrochemistry, skin tattoo sensors, etc.) provide accurate long-term data due to progressively decreasing capillary density and / or foreign body reaction. Absent. The incorporation of capillaries within and throughout the sensor (sensing medium) is a major improvement that exists. Capillary growth results in improved accuracy and reduced lag time.

一態様において、本明細書は、分析物を検出するための組織集積センサーを提供し、該センサーは、組織集積足場；１以上の検知部分を含み、ここで、検知部分は、分析物の存在下で検出可能なシグナルを生じさせ；さらに、該センサーは、対象とする組織内に設置された（例えば、埋め込まれた）場合、分析物の検出を与える。本明細書に記載されている組織集積センサーは、分析物（単数又は複数）の長期検出を与えることができる。ある種の実施形態において、組織集積足場は、１以上の検知部分（例えば、足場内に形成される高分子性検知部分）からなる。組織集積センサーは、１以上のポリマー、例えば、１以上のハイドロゲルを含んでもよい。検知部分は、足場の外部に埋め込まれてもよく、及び／又はその外部に付着されてもよく、又は足場自体を形成してもよい。ある種の実施形態において、足場は多孔性であり、さらに、少なくとも２つの細孔が相互接続されている。ある種の実施形態において、検知部分は、マイクロスフェア又はナノスフェアを含む。本明細書に記載されちるセンサーのいずれかは、１以上の層（１以上の層に検知部分を有する）及び／又は１以上のファイバーを含んでもよい。 In one aspect, the present specification provides a tissue accumulation sensor for detecting an analyte, the sensor comprising a tissue accumulation scaffold; one or more sensing moieties, wherein the sensing moiety is the presence of an analyte. In addition, the sensor produces a detectable signal; further, the sensor provides detection of an analyte when placed (eg, implanted) in the tissue of interest. The tissue integrated sensors described herein can provide long-term detection of the analyte (s). In certain embodiments, the tissue accumulation scaffold consists of one or more sensing moieties (eg, polymeric sensing moieties formed within the scaffold). The tissue accumulation sensor may include one or more polymers, such as one or more hydrogels. The sensing portion may be embedded outside and / or attached to the exterior of the scaffold, or may form the scaffold itself. In certain embodiments, the scaffold is porous and at least two pores are interconnected. In certain embodiments, the sensing portion includes microspheres or nanospheres. Any of the sensors described herein may include one or more layers (having a sensing portion in one or more layers) and / or one or more fibers.

本明細書に記載されているセンサーのいずれかは、さらに、追加のコンポーネント、例えば、センサーの外部上の被覆を含んでもよく、及び／又は、例えば、該検知部分から検出されるシグナルを較正するための１以上の追加の参照（較正）部分を含んでもよい。 Any of the sensors described herein may further include additional components, eg, a coating on the exterior of the sensor, and / or, for example, calibrate the signal detected from the sensing portion. One or more additional reference (calibration) portions may be included.

なお別の態様において、本明細書には、分析物を検出するためのシステムが提供され、該システムは、本明細書に記載されている１以上の組織集積センサー；該検知部分によって生じたシグナルを発生させ（例えば、該検知部分に発光させる光）及び／又は測定する送信機を含む。ある種の実施形態において、該システムは、さらに、以下：検出器、シグナル受信機、シグナル送信機、シグナル処理コンポーネント、エネルギー貯蔵コンポーネント、データ記憶コンポーネント、データ送信機、データ表示デバイス、データ処理コンポーネント及びそれらの組み合わせの１以上を含む。 In yet another aspect, provided herein is a system for detecting an analyte, the system comprising one or more tissue accumulation sensors as described herein; a signal generated by the sensing moiety. A transmitter that generates and / or measures (eg, light that causes the sensing portion to emit light). In certain embodiments, the system further includes: a detector, a signal receiver, a signal transmitter, a signal processing component, an energy storage component, a data storage component, a data transmitter, a data display device, a data processing component, and Including one or more of those combinations.

なお別の局面において、本明細書には、本明細書に記載されているセンサー及びシステムを作製し、使用するための方法が提供される。ある種の実施形態において、本明細書において、対象とする組織における分析物を検出するための方法が提供され、該方法は、本明細書に記載されている１以上のセンサーを組織に組み込み、分析物の存在を検出することを含む。 In yet another aspect, provided herein are methods for making and using the sensors and systems described herein. In certain embodiments, provided herein is a method for detecting an analyte in a tissue of interest, the method incorporating one or more sensors described herein in the tissue, Detecting the presence of the analyte.

図１は、細孔及び固体足場部分を示す、本明細書に記載されている例示的な組織集積インプラントの断面図を示す。FIG. 1 shows a cross-sectional view of an exemplary tissue accumulation implant described herein, showing pores and solid scaffold portions.

図２のパネルＡ〜Ｅは、組織への埋め込み後、本明細書に記載されているインプラントを組み込んでいる例示的な組織の断面図を示し、対象への埋め込み後の細孔内で成長している組織を示す。図２Ａは、図１に示されているデバイスの部分（囲まれた領域）の模式的な断面図である。図２Ｂ及び２Ｃは、本明細書に記載されているセンサーの埋め込み後、１週（図２Ｂ）又はそれを超える（図２Ｃ）の埋め込まれたセンサーを含む組織の断面を示す組織学的写真の模式図である。図２Ｄ及び２Ｅは、センサーの埋め込み後の１週（図２Ｄ）及び１カ月（図２Ｅ）の埋め込まれたセンサーを含む組織の断面図を示す組織学的写真（ＣＤ３１に対して毛細血管を染色）の模式図である。Panels AE of FIG. 2 show a cross-sectional view of an exemplary tissue incorporating an implant described herein after implantation into the tissue, growing in the pore after implantation into the subject. Indicates an organization. 2A is a schematic cross-sectional view of a portion (enclosed region) of the device shown in FIG. 2B and 2C are histological photographs showing a cross-section of tissue containing an implanted sensor one week (FIG. 2B) or more (FIG. 2C) after implantation of a sensor described herein. It is a schematic diagram. Figures 2D and 2E are histological photographs showing cross-sectional views of tissue containing the implanted sensor at 1 week (Figure 2D) and 1 month (Figure 2E) after implantation of the sensor (stained capillaries against CD31). ).

図３は、検知部分が固体足場部分内に包埋された（生理学的に取り込まれ又は化学的に結合された）、本明細書に記載されている例示的な組織集積インプラント（検知媒体としても知られている）の断面図（図１の囲まれた領域）を示す。FIG. 3 illustrates an exemplary tissue-integrated implant described herein (also as a sensing medium) in which the sensing portion is embedded within a solid scaffold portion (physiologically incorporated or chemically bound). FIG. 2 shows a known cross-sectional view (the enclosed area in FIG. 1).

図４は、検知部分が固体足場部分の表面に付着している、本明細書に記載されている例示的な組織集積インプラントの部分（図１の囲まれた領域）の断面図を示す。FIG. 4 shows a cross-sectional view of a portion of the exemplary tissue-integrated implant described herein (the enclosed area of FIG. 1) with the sensing portion attached to the surface of the solid scaffold portion.

図５は、図４に示された例示的な組織集積インプラントの断面図（図１の囲まれた領域）を示し、さらに、検知部分上又はその全体の外部被覆を含む。FIG. 5 shows a cross-sectional view of the exemplary tissue accumulation implant shown in FIG. 4 (the enclosed area of FIG. 1) and further includes an outer covering on or the entire sensing portion.

図６は、本明細書に記載されている例示的な組織集積インプラントの断面図（図１の囲まれた領域）を示し、この場合、固体足場部分は、ともに結合された粒子の形態である送信部分からできている。FIG. 6 shows a cross-sectional view of the exemplary tissue accumulation implant described herein (the enclosed area of FIG. 1), where the solid scaffold portion is in the form of particles coupled together. It consists of a transmission part.

図７は、本明細書に記載されている例示的な組織集積インプラントの断面図（図１の囲まれた領域）を示し、この場合、固体足場部分は、ポリマーが送信材料で構成されているポリマーからできている。FIG. 7 shows a cross-sectional view of the exemplary tissue-integrated implant described herein (the enclosed area of FIG. 1), where the solid scaffold portion is composed of a polymer of transmitting material. Made of polymer.

図８は、図３に示されている例示的な組織集積インプラントの断面図を示し、足場に包埋された追加部分（例えば、較正についての参照粒子）をさらに含む。FIG. 8 shows a cross-sectional view of the exemplary tissue accumulation implant shown in FIG. 3 and further includes additional portions (eg, reference particles for calibration) embedded in the scaffold.

図９のパネルＡとＦは、本明細書に記載されている例示的なセンサーの全体像及び断面図である。図９Ａは、センサー部分が足場内に包埋されている例示的な単層（例えば、単層ファイバー）の円筒状送信媒体（組織集積センサー）の態様を示し、図９Ｂは、送信部分が足場の表面に付着している態様を示す。図９Ｃは、表面上に送信培地を含み、センサー内に包埋されている態様の概観を示す。図９Ｄは、送信部分を含有する１以上のファイバーを含む、本明細書に記載されている例示的なセンサーの断面図を示す。図９Ｅと９Ｆは、染色を含有する１以上のファイバーを含む、本明細書に記載されている例示的なセンサーの概観を示す。Panels A and F of FIG. 9 are an overview and cross-sectional view of an exemplary sensor described herein. FIG. 9A illustrates an exemplary single layer (eg, single layer fiber) cylindrical transmission medium (tissue integrated sensor) embodiment in which the sensor portion is embedded within the scaffold, and FIG. 9B illustrates that the transmission portion is a scaffold. The aspect which has adhered to the surface of is shown. FIG. 9C shows an overview of the embodiment comprising the transmission medium on the surface and embedded in the sensor. FIG. 9D shows a cross-sectional view of an exemplary sensor described herein that includes one or more fibers containing a transmitting portion. 9E and 9F show an overview of an exemplary sensor described herein that includes one or more fibers containing dyes.

図１０のパネルＡとＢは、本明細書に記載されている例示的な多層円筒状送信部分（組織集積センサー）の概観である。図１０Ａは、送信部分が内層に包埋されている２層を有する態様を示す。図１０Ｂは、中空、及び包埋された送信部分をそこに含む外層を有する態様を示す。Panels A and B of FIG. 10 are an overview of an exemplary multi-layer cylindrical transmission portion (tissue integrated sensor) described herein. FIG. 10A shows a mode in which the transmission part has two layers embedded in the inner layer. FIG. 10B illustrates an embodiment having an outer layer that includes a hollow and embedded transmission portion therein.

図１１は、図９Ａに示される例示的な検知媒体の断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view of the exemplary sensing medium shown in FIG. 9A.

図１２は、図９Ｂに示される例示的な検知媒体の断面図である。12 is a cross-sectional view of the exemplary sensing medium shown in FIG. 9B.

図１３は、図１２に示される例示的な検知媒体の断面図であり、足場の表面上の検知部分の外部の被覆をさらに含む。FIG. 13 is a cross-sectional view of the exemplary sensing medium shown in FIG. 12, further including a coating on the exterior of the sensing portion on the surface of the scaffold.

本明細書に記載されている例示的な送信インプラントの全体（例えば、円筒状）又は部分（例えば、個々のファイバー）の断面図であり、この場合、足場は、ポリマー自体が検知部分で構成されているポリマーで作られている。FIG. 3 is a cross-sectional view of the entire (eg, cylindrical) or portion (eg, individual fiber) of an exemplary transmission implant described herein, where the scaffold is composed of the polymer itself as the sensing portion. Made of polymer.

図１５は、多層を含む例示的な検知インプラントの全体（例えば、円筒状）又は部分（例えば、個々のファイバー）の断面図であり、この場合、検知媒体は内層に包埋されている。FIG. 15 is a cross-sectional view of an entire (eg, cylindrical) or portion (eg, individual fibers) of an exemplary sensing implant including multiple layers, where the sensing medium is embedded in the inner layer.

図１６は、多層を含む例示的な検知インプラントの全体（例えば、円筒状）又は部分（例えば、個々のファイバー）の断面図であり、この場合、検知媒体は外層に包埋されている。FIG. 16 is a cross-sectional view of an entire (eg, cylindrical) or portion (eg, individual fibers) of an exemplary sensing implant that includes multiple layers, where the sensing medium is embedded in the outer layer.

図１７は、例示的な中空の円筒状（又は個々のファイバー）のセンサーの断面図であり、この場合、送信媒体は中空を取り囲む層に包埋されている。FIG. 17 is a cross-sectional view of an exemplary hollow cylindrical (or individual fiber) sensor, where the transmission medium is embedded in a layer surrounding the hollow.

図１８は、対象の皮膚内に組み込まれた後、本明細書に記載されている送信媒体インプラントの模式的な断面図である。FIG. 18 is a schematic cross-sectional view of a transmission media implant described herein after being incorporated into the skin of a subject.

図１９のパネルＡ〜Ｃは、組織積層、脈管化センサー及び送信機を含む例示的なシステムの模式図である。Panels AC in FIG. 19 are schematic diagrams of an exemplary system that includes a tissue stack, a vascularization sensor, and a transmitter.

図２０のパネルＡとＢは、本明細書に記載されている酸素検知媒体（「ＯＤ」）及びＩｎｖｉｔｒｏｇｅｎのｑｔｒａｃｋｅｒ８００量子ドットを含む参照インプラントを用いて生じた参照部分（「ＱＤ」）を含む対象（マウス）の写真を示す。インプラントは、マウス皮膚の表面下の約２ｍｍにトロカールを用いて注入された。マウスは、５３５ｎｍの励起でＣａｌｉｐｅｒ全動物画像化システム（ＷＩＳ（商標））を用いて撮像され、酸素処理条件（図２０Ａ）及び脱酸素処理条件（図２０Ｂ）下で７６０ｎｍにて蛍光を回収した。示したように、参照インプラント（参照部分を含む）（「ＱＤ」）は脱酸素処理条件でそれらのシグナルを維持し、一方、酸素検知媒体（「ＯＤ」）は酸素濃度で変調した。Panels A and B of FIG. 20 include a reference portion (“QD”) generated using an oxygen sensing medium (“OD”) as described herein and a reference implant comprising Invitrogen's qtracker 800 quantum dots. A photograph of the subject (mouse) is shown. The implant was injected using a trocar about 2 mm below the surface of the mouse skin. Mice were imaged using a Caliper whole animal imaging system (WIS ™) with excitation at 535 nm and fluorescence was collected at 760 nm under oxygenated conditions (FIG. 20A) and deoxygenated conditions (FIG. 20B). . As shown, the reference implants (including the reference portion) (“QD”) maintained their signal at deoxygenation conditions, while the oxygen sensing medium (“OD”) modulated with oxygen concentration.

図２１は、本明細書（実施例２）に記載されているグルコースセンサーからのグルコース監視を示すグラフである。データは、グルコース濃度の関数としてのＰＤＰ発光の変化率を示す。グルコースセンサー足場材料のディスクは、実施例２において記載されているように生成される長方形片（マイクロスフェアスライド形状）からパンチされた。センサー足場ディスクは、ビルトインの蛍光光度計を有する、自動化されたフロースルーシステム内に固定された。様々な濃度のグルコース溶液（ＰＢＳ中）をセンサー足場ディスク上に流した。蛍光及び寿命読み込みは、成功した実施転上で様々なグルコース濃度に回収された。基準と比較（ゼログルコース濃度）したセンサーシグナルにおける変化のプロットを以下に示す。FIG. 21 is a graph showing glucose monitoring from a glucose sensor described in this specification (Example 2). The data shows the rate of change of PDP emission as a function of glucose concentration. A disk of glucose sensor scaffold material was punched from a rectangular piece (microsphere slide shape) produced as described in Example 2. The sensor scaffold disk was secured in an automated flow-through system with a built-in fluorometer. Various concentrations of glucose solution (in PBS) were run over the sensor scaffold disk. Fluorescence and lifetime readings were collected at various glucose concentrations on successful run-up. A plot of the change in sensor signal compared to the baseline (zero glucose concentration) is shown below.

本明細書には、インビボでの分析物の正確な、場合より長期の測定に有用な組織集積センサーが記載される。本明細書には、種々の成生化学的分析物の光学的検出用にこれらのセンサーを用いる方法が記載されている。可逆性の結合リガンド及び／又は化学物質を用いて、本明細書に記載されている埋め込み可能なセンサー、システム及び方法は、場合により、任意のタイプの埋め込み可能なハードウェア並びに／又は酵素的及び電気化学的検出法を用いることなしに、種々の生化学的分析物のデータを連続的又は半連続的な回収を提供する。 Described herein are tissue integration sensors useful for accurate, longer term measurement of analytes in vivo. Described herein are methods of using these sensors for the optical detection of various biochemical analytes. Using reversible binding ligands and / or chemicals, the implantable sensors, systems and methods described herein may optionally be of any type of implantable hardware and / or enzymatic and Provides continuous or semi-continuous collection of data for various biochemical analytes without using electrochemical detection methods.

具体的には、本発明の対象である組織集積センサーは、欠陥と良好に接触（近接近）した状態であり、間質液の測定にダイレクトアクセスを有する。組織集積足場は、検知媒体内で及び／又はその近くでの毛細血管成長を促す。検知媒体は電子機器がなく、電子機器を含むインプラントよりも、検知媒体を生体とは異質にさせることを少なくする。さらに、組織集積検知媒体は、組織の質感に近いモジュールを有してもよく、該組織内での融合を増大させる。 Specifically, the tissue integrated sensor that is the object of the present invention is in a state of good contact (close proximity) with a defect, and has direct access to measurement of interstitial fluid. The tissue accumulation scaffold facilitates capillary growth in and / or near the sensing medium. Since the detection medium has no electronic device, the detection medium is less likely to be different from the living body than an implant including the electronic device. Furthermore, the tissue accumulation sensing medium may have a module that is close to the texture of the tissue, increasing fusion within the tissue.

このようにして、他のデバイスとは異なり、本明細書に記載されているセンサーは、例えば長期間にわたって、正確な分析物測定をもたらす、センサーの全ての領域（例えば、表面上及び内部）に近接近して毛細血管を成長させる。ナノサイズの検知要素からの足場の包埋、付着又は形成は、センサー内及び／又は周辺に、例えば組織及び毛細血管の内部成長を可能にする組織集積検知媒体をもたらす。組織集積センサーは、異物反応を最小限にし、及び／又は脈管化を促進する。センサー内及びセンサー全体での直接的な毛細血管成長は、血液中の対象の分析物（例えば、グルコース、乳酸塩、ピルビン酸塩、コルチゾール、イオン、タンパク質、核酸、アルコール、尿素など）への邪魔のない接近を可能にする。組織集積のレベルとセンサーの全ての領域への毛細血管の近接は、血液中の分析物濃度と検知媒体周辺の組織内の分析物濃度との間の密接に安定した関係を提供する。 In this way, unlike other devices, the sensors described herein can be applied to all areas of the sensor (eg, on and within the surface) that provide accurate analyte measurements, eg, over time. Grow capillaries in close proximity. Embedding, attaching or forming the scaffold from the nano-sized sensing element provides a tissue-integrated sensing medium that allows, for example, tissue and capillary ingrowth in and / or around the sensor. Tissue-integrated sensors minimize foreign body reactions and / or promote vascularization. Direct capillary growth within and across the sensor can interfere with the analyte of interest in the blood (eg, glucose, lactate, pyruvate, cortisol, ions, proteins, nucleic acids, alcohol, urea, etc.) Allows close access. The level of tissue accumulation and the proximity of the capillaries to all areas of the sensor provides a close and stable relationship between the analyte concentration in the blood and the analyte concentration in the tissue surrounding the sensing medium.

本明細書に記載されているデバイス及び方法の利点は、限定されないが、（１）対象内に（例えば、組織を介して及び／又は毛細血管の内部成長を介して）融合されるデバイスを提供し；（２）シリンジ注入を介して埋め込むことができるデバイスを提供し、これは、検知媒体を生体に配置するのに必要とする外科的手術がないことを意味し；（３）センサー電子機器を含まないデバイスを生体内に提供し；（４）組織内に良好な容認を可能にする実際の組織により類似した特性（例えば、組織係数により類似している係数及びハイドロゲル水含量）を有する材料（単数又は複数）を含むデバイスを提供し；（５）長期間（例えば、１週間を超える、典型的には数週間、数カ月又は数年）、正確に分析物（単数又は複数）を評価するデバイスを提供し、及び／又は（６）患者の快適さの増加及び生体による良好な容認をもたらす小径のデバイスを提供することを含む。 The advantages of the devices and methods described herein include, but are not limited to: (1) providing a device that is fused within a subject (eg, via tissue and / or via capillary ingrowth). (2) providing a device that can be implanted via syringe injection, which means that there is no surgery required to place the sensing medium in the body; (3) sensor electronics (4) have properties that are more similar to the actual tissue that allow for better acceptance in the tissue (eg, a coefficient that is more similar to the tissue coefficient and hydrogel water content) Provide a device comprising the material (s); (5) accurately assess the analyte (s) over a long period of time (eg, over a week, typically weeks, months or years) Device It includes providing a small diameter device providing provides, and / or (6) a good acceptance due to the increase and living patient comfort.

この明細書及び添付の特許請求の範囲において使用するとき、単一形の「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、及び「その（ｔｈｅ）」は、その内容が他に明確に規定していなければ、複数の指示対象を含むことが留意されなければならない。したがって、例えば、「検知部分」を含むセンサーへの言及には、２以上の検知部分を構成するデバイスが含まれる。同様に、「分析物」への言及は、２以上の分析物を意味する。 As used in this specification and the appended claims, the singular forms “a”, “an”, and “the” are otherwise clearly defined. It should be noted that it contains multiple indications unless otherwise specified. Thus, for example, reference to a sensor including a “sensing portion” includes a device that constitutes two or more sensing portions. Similarly, reference to “analyte” means two or more analytes.

定義
用語「組織集積」とは、生体組織内に組み込まれた場合、組織の血管（例えば、毛細血管）との近接近の状態である材料（例えば、足場）を意味する。「近接近」とは、組織内に埋め込まれた材料（足場）内の任意点から最も近い血管までの平均距離が、天然の（元の）組織における任意点から最も近い血管までの平均距離よりも大きく、１００ミクロン未満であることを意味する。 Definitions The term “tissue accumulation” refers to a material (eg, a scaffold) that is in close proximity to a blood vessel (eg, a capillary vessel) of a tissue when incorporated into a living tissue. “Close proximity” means that the average distance from any point in the material (scaffold) embedded in the tissue to the nearest vessel is more than the average distance from any point in the natural (original) tissue to the nearest vessel. Also means less than 100 microns.

「長期間」とは、インプラントが、約７日を超えて、例えば、数週間、数カ月又は数年、分析物を感知することを意味する。 “Long term” means that the implant senses the analyte for more than about 7 days, eg, weeks, months or years.

「生分解性」又は「生体吸収性」とは、材料が、数日から数週間、数カ月又は数年の範囲で、ある期間全体で対象の生体によって分解され得ることを意味する。 “Biodegradable” or “bioabsorbable” means that a material can be degraded by a subject's organism over a period of time, ranging from days to weeks, months or years.

「水溶性」とは、材料の分子が水に溶解し得ることを意味する。すなわち、生分解性材料には、水溶性生体材料が含まれてもよい。 “Water soluble” means that the molecules of the material can be dissolved in water. That is, the biodegradable material may include a water-soluble biomaterial.

「ハイドロゲル」とは、溶媒（例えば、水）を吸収し、認識できる溶解なしに急速な膨張を受け、可逆性の変形を可能にする３次元ネットワークを維持する材料を意味する。 “Hydrogel” means a material that absorbs a solvent (eg, water), undergoes rapid expansion without appreciable dissolution, and maintains a three-dimensional network that allows reversible deformation.

検知媒体
本明細書には、対象に埋め込むためのセンサー（又は検知媒体）が記載されている。センサーは、組織集積足場と少なくとも１つの検知部分で作られている。 Detection Medium This specification describes a sensor (or detection medium) for embedding in an object. The sensor is made of a tissue accumulation scaffold and at least one sensing portion.

Ａ．組織集積足場
本明細書に記載されているセンサーは、典型的には、組織集積足場（マトリックスとも称される）材料を含む。好ましくは、本発明の組織集積足場は、該足場が組織集積及び／又は脈管化を促進するような材料及び／又は微小構築物を用いて構築されてもよい。例えば、多孔性足場は、組織生体材料固着を提供し、細孔全体での内部成長を促進する。得られる組織増殖の「通路（ｈａｌｌｗａｙ）」又は「チャネル」のパターンは、経時的に持続し、宿主細胞集積を促進する多量の空間充填塊である。本明細書に記載されている生体材料の細孔の全て又はその大部分は、好ましくは相互連結（同時連続）されている。生体材料の同時連続の細孔構造は、インプラントにおける細胞の空間充填内部成長を促進し、順に異物反応を制限し、センサーとして作用するインプラントの能力の長期（１週間を超えて、最大数年）の維持をもたらす。組織集積足場を提供する代替構造体には、非無作為形状又は無作為形状で配置されてもよいファイバー（例えば、直径１〜１０ミクロン又はそれを超える、例えば５、６、７、８、９、１０ミクロン又はそれを超える）が含まれる。また、組織集積足場（任意の形態で）は、多光子重合技術によって形成され得る。Ｋａｅｈｒら．（２００８）Ｐｒｏｃ．Ｎａｔ’ｌ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．ＵＳＡ１０５（２６）：８８５０−８８５４；Ｎｉｅｌｓｏｎｅｔａｌ．（２００９）Ｓｍａｌｌ１：１２０−１２５；Ｋａｓｐｒｚａｋ，ＤｏｃｔｏｒａｌＤｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎ，ＧｅｏｒｇｉａＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００９年５月。 A. Tissue Accumulated Scaffolds The sensors described herein typically comprise a tissue accumulated scaffold (also referred to as a matrix) material. Preferably, the tissue accumulation scaffold of the present invention may be constructed using materials and / or microstructures such that the scaffold promotes tissue accumulation and / or vascularization. For example, a porous scaffold provides tissue biomaterial adhesion and promotes ingrowth throughout the pores. The resulting tissue growth “hallway” or “channel” pattern is a large amount of space-filling mass that persists over time and promotes host cell accumulation. All or most of the pores of the biomaterial described herein are preferably interconnected (simultaneously). The simultaneous and continuous pore structure of the biomaterial promotes the space-filling ingrowth of cells in the implant, in turn limits the foreign body reaction, and the long-term ability of the implant to act as a sensor (more than a week, up to several years) Bring about maintenance. Alternative structures that provide tissue accumulation scaffolds include fibers that may be arranged in a non-random or random shape (eg, 1-10 microns in diameter or greater, such as 5, 6, 7, 8, 9 10 microns or more). Also, tissue accumulation scaffolds (in any form) can be formed by multiphoton polymerization techniques. Kaehr et al. (2008) Proc. Nat'l. Acad. Sci. USA 105 (26): 8850-8854; Nielson et al. (2009) Small 1: 120-125; Kasprzak, Doctoral Dissertation, Georgia Institute of Technology, May 2009.

本発明の組織集積足場は任意の材料を含んでもよく、例えば、限定されないが、合成ポリマー、天然に存在する基材又はそれらの混合物が含まれる。例示的な合成ポリマーには、限定されないが、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、２−ヒドロキシエチルメタクリレート（ＨＥＭＡ）、シリコーンゴム、ポリ（ε−カプロラクタム）ジメチルアクリレート、ポリスルホン、（ポリ）メチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、可溶性テフロン−ＡＦ、（ポリ）エチレンテトラフタレート（ＰＥＴ、Ｄａｃｒｏｎ）、ナイロン、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、ポリウレタン、及びそれらの混合物が挙げられる。例示的な天然に存在する材料には、限定されないが、線維性又は球状タンパク質、複合等質、グリコサミノグリカン、細胞外マトリックス、又はそれらの混合物が挙げられる。このようにして、ポリマー足場には、全ての型のコラーゲン、エラスチン、ヒアルロン酸、アルギン酸、デスミン、バーシカン、マトリックス細胞タンパク質、例えばＳＰＡＲＣ（オステオネクチン）、オステオポンチン、トロンボスポンジン１及び２、フィブリン、フィブロネクチン、ビトロネクチン、アルブミン、キトサンなどが含まれてもよい。天然のポリマーは、足場として、又は付加物として用いられてもよい。 The tissue accumulating scaffolds of the present invention may comprise any material, including but not limited to synthetic polymers, naturally occurring substrates or mixtures thereof. Exemplary synthetic polymers include, but are not limited to, polyethylene glycol (PEG), 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA), silicone rubber, poly (ε-caprolactam) dimethyl acrylate, polysulfone, (poly) methyl methacrylate (PMMA), Soluble Teflon-AF, (poly) ethylenetetraphthalate (PET, Dacron), nylon, polyvinyl alcohol, polyacrylamide, polyurethane, and mixtures thereof. Exemplary naturally occurring materials include, but are not limited to, fibrillar or globular proteins, complex equivalents, glycosaminoglycans, extracellular matrices, or mixtures thereof. Thus, polymer scaffolds include all types of collagen, elastin, hyaluronic acid, alginic acid, desmin, versican, matrix cell proteins such as SPARC (ostonectin), osteopontin, thrombospondin 1 and 2, fibrin, fibronectin , Vitronectin, albumin, chitosan and the like may be included. Natural polymers may be used as scaffolds or as adducts.

ある種の実施形態において、組織集積足場はハイドロゲルを含む。例えば、ポリマー足場は、例えばヒドロキシエチルメタクリレート（ＨＥＭＡ）、ポリ（ヒドロキシエチルメタクリレート）、ｐＨＥＭＡを反応させることによってハイドロゲルを含んでもよい。さらに、種々のコモノマーを組み合わせて用いて、ハイドロゲル（例えば、ＰＥＧ、ＮＶＰ、ＭＡＡ）の親水性、機械特性及び膨張特性を変更し得る。ポリマーの非制限的な例には、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、ポリアクリルアミド、Ｎ−ビニルピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、ポリ（エチレングリコール）モノメタクリレート（種々の分子量）、ジエチレンングリコールメタクリレート、Ｎ−（２−ヒドロキシプロピル）メタクリルアミド、グリセロールモノメタクリレート、２，３−ジヒドロキシプロピルメタクリルアミド、及びそれらの組み合わせが挙げられる。架橋剤の非制限的な例には、エトラエチレングリコールジメタクリレート、ポリ（エチレングリコール）（ｎ）（ジアクリレート）（種々の分子量）、エトキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート、ビスアクリルアミド、及びそれらの組み合わせが挙げられる。開始剤の非制限的な例には、Ｉｒｇａｃｕｒｅシリーズ（ＵＶ）、アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）（熱）、過硫酸アンモニウム（ＡＰＳ）（熱）が挙げられる。 In certain embodiments, the tissue accumulation scaffold comprises a hydrogel. For example, the polymer scaffold may comprise a hydrogel by reacting, for example, hydroxyethyl methacrylate (HEMA), poly (hydroxyethyl methacrylate), pHEMA. In addition, various comonomers can be used in combination to alter the hydrophilicity, mechanical properties, and swelling properties of hydrogels (eg, PEG, NVP, MAA). Non-limiting examples of polymers include 2-hydroxyethyl methacrylate, polyacrylamide, N-vinyl pyrrolidone, N, N-dimethylacrylamide, poly (ethylene glycol) monomethacrylate (various molecular weights), diethylene glycol methacrylate, N -(2-hydroxypropyl) methacrylamide, glycerol monomethacrylate, 2,3-dihydroxypropylmethacrylamide, and combinations thereof. Non-limiting examples of crosslinkers include etraethylene glycol dimethacrylate, poly (ethylene glycol) (n) (diacrylate) (various molecular weights), ethoxylated trimethylolpropane triacrylate, bisacrylamide, and combinations thereof Is mentioned. Non-limiting examples of initiators include the Irgacure series (UV), azobisisobutyronitrile (AIBN) (thermal), ammonium persulfate (APS) (thermal).

組織集積足場は、球状鋳型ハイドロゲル、例えば、Ｒａｔｎｅｒらによる米国特許出願公開第２００８／００７５７５２号に記載される逆コロイド結晶、又は他の組織集積材料であってもよい。 The tissue accumulation scaffold may be a spherical template hydrogel, such as a reverse colloidal crystal as described in Ratner et al. US Patent Application Publication No. 2008/0075752, or other tissue accumulation material.

足場は、生体（生分解性）によって、又は分解プロセスを開始若しくは早める外部開始剤（例えば、ＵＶ、超音波、周波数比、又は分解を開始するための他の外来供給源）によって、分解されてもよい。例えば、組織集積足場は、任意の生分解性ポリマー又は生体吸収性ポリマーにより構成されてもよく、例えば、限定されないが、アルギン酸塩、ポリ（乳酸）、ポリ（ビニルアルコール）、ポリ無水物、ポリ（グリコール酸）、多孔性ポリエステル、多孔性ポリエーテル及び架橋化コラーゲンが挙げられる。１つの具体例は、ポリ（エチレングリコール）ジアクリレートのＵＶ光重合、アクリル化されたプロテアーゼ分解性ペプチド、Ｐｈｅｌｐｓ，ら（２０１０）Ｐｒｏｃ．ＮａｔｌＡｃａｄ．Ｓｃｉ．ＵＳＡ１０７（８）：３３２３−３３２８によって報告されているＶＥＧＦである。 Scaffolds are degraded by living organisms (biodegradable) or by external initiators that initiate or speed up the degradation process (eg, UV, ultrasound, frequency ratio, or other exogenous source to initiate degradation) Also good. For example, the tissue accumulation scaffold may be composed of any biodegradable or bioabsorbable polymer, such as, but not limited to, alginate, poly (lactic acid), poly (vinyl alcohol), polyanhydride, polyanhydride (Glycolic acid), porous polyester, porous polyether and crosslinked collagen. One specific example is UV photopolymerization of poly (ethylene glycol) diacrylate, acrylated protease-degrading peptide, Phelps, et al. (2010) Proc. Natl Acad. Sci. USA 107 (8): 3323-3328.

他の具体例は、Ｋｌｏｘｉｎら（２００９）Ｓｃｉｅｎｃｅ３２４：５９−６３及び米国特許第６，０１３，１２２号（外部エネルギー形態への暴露を通じて分解を制御する）、並びにＡｌｅｘｅｅｖら．（２００３）Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．７５：２３１６−２３２３；Ｂａｄｙｌａｋら．（２００８）ＳｅｍｉｎａｒｓｉｎＩｍｍｕｎｏｌｏｇｙ２０：１０９−１１６；Ｂｒｉｄｇｅｓら．（２０１０）９４（１）：２５２−２５８；Ｉｓｅｎｈａｔｈら．（２００７）Ｒｅｓｅａｒｃｈ８３Ａ：９１５−９２２；Ｍａｒｓｈａｌｌら．（２００４）ＰｏｌｙｍｅｒＰｒｅｐｒｉｎｔｓ，ＡｍｅｒｉｃａｎＣｈｅｍｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙ，ＤｉｖｉｓｉｏｎｏｆＰｏｌｙｍｅｒＣｈｅｍｉｓｔｒｙ４５：１００−１０１；Ｐｈｅｌｐｓら．（２０１０）ＰｒｏｃＮａｔ’ｌＡｃａｄＳｃｉＵＳＡ．１０７（８）：３３２３−８；ＯｓｔｅｎｄｏｒｆａｎｄＣｈｉｃｈｋｏｖ（２００６）ＴｗｏＰｈｏｔｏｎＰｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ：ＡＮｅｗＡｐｐｒｏａｃｈｔｏＭｉｃｒｏＭａｃｈｉｎｉｎｇ，ＰｈｏｔｏｎｉｃｓＳｐｅｃｔｒａ；Ｏｚｄｅｍｉら．（２００５）ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌａｎｄＣｌｉｎｉｃａｌＲｅｓｅａｒｃｈ，Ｐｌａｓｔ．Ｒｅｃｏｎｓｔｒ．Ｓｕｒｇ．１１５：１８３；米国特許出願公開第２００８００７５７５２号；Ｓａｎｄｅｒｓら．（２００３）ＪｏｕｒｎａｌｏｆＢｉｏｍｅｄｉｃａｌＭａｔｅｒｉａｌｓＲｅｓｅａｒｃｈＰａｒｔＡ６７Ａ（４）：１１８１−１１８７；Ｓａｎｄｅｒｓｅｔａｌ．（２００２）ＪｏｕｒｎａｌｏｆＢｉｏｍｅｄｉｃａｌＭａｔｅｒｉａｌｓＲｅｓｅａｒｃｈ６２（２）：２２２−２２７；Ｓａｎｄｅｒｓら．（２００３）ＪｏｕｒｎａｌｏｆＢｉｏｍｅｄｉｃａｌＭａｔｅｒｉａｌｓＲｅｓｅａｒｃｈ６５（４）：４６２−４６７；Ｓａｎｄｅｒｓら．（２００５）Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ２６：８１３−８１８；Ｓａｎｄｅｒｓら．（２００５）ＪｏｕｒｎａｌｏｆＢｉｏｍｅｄｉｃａｌＭａｔｅｒｉａｌｓＲｅｓｅａｒｃｈＰａｒｔＡ７２（３）：３３５−３４２；Ｓａｎｄｅｒｓ（２００３）ＪｏｕｒｎａｌｏｆＢｉｏｍｅｄｉｃａｌＭａｔｅｒｉａｌｓＲｅｓｅａｒｃｈ６７（４）：１４１２−１４１６；Ｓａｎｄｅｒｓら．（２０００）ＪｏｕｒｎａｌｏｆＢｉｏｍｅｄｉｃａｌＭａｔｅｒｉａｌｓＲｅｓｅａｒｃｈ５２（１）：２３１−２３７；ＹｏｕｎｇＭｉｎＪｕら．（２００８）ＪＢｉｏｍｅｄＭａｔｅｒＲｅｓ８７Ａ：１３６−１４６によって報告されているポリマーである。 Other examples are Kloxin et al. (2009) Science 324: 59-63 and US Pat. No. 6,013,122 (which controls degradation through exposure to external energy forms), and Alexeve et al. (2003) Anal. Chem. 75: 2316-2323; Badylak et al. (2008) Seminars in Immunology 20: 109-116; Bridges et al. (2010) 94 (1): 252-258; Isenhath et al. (2007) Research 83 A: 915-922; Marshall et al. (2004) Polymer Preprints, American Chemical Society, Division of Polymer Chemistry 45: 100-101; (2010) Proc Nat'l Acad Sci USA. 107 (8): 3323-8; Ostendorf and Chichkov (2006) Two Photopolymerization: A New Approach to MicroMaching, Photonics Spectra; Ozdemi et al. (2005) Experimental and Clinical Research, Plast. Reconstr. Surg. 115: 183; U.S. Patent Application Publication No. 20080075752; Sanders et al. (2003) Journal of Biomedical Materials Research Part A 67A (4): 1181-1187; Sanders et al. (2002) Journal of Biomedical Materials Research 62 (2): 222-227; Sanders et al. (2003) Journal of Biomedical Materials Research 65 (4): 462-467; Sanders et al. (2005) Biomaterials 26: 813-818; Sanders et al. (2005) Journal of Biomedical Materials Research Part A 72 (3): 335-342; Sanders (2003) Journal of Biomedical Materials Research 67 (4): 1412-1416; Sanders et al. (2000) Journal of Biomedical Materials Research 52 (1): 231-237; Young Min Ju et al. (2008) J Biomed Mater Res 87A: 136-146.

ある種の実施形態において、本発明の組織集積足場は、組織反応調節剤が、組織集積及び脈管化を促進又は増大させるための足場材料から放出されるように構築される。 In certain embodiments, the tissue accumulation scaffolds of the present invention are constructed such that tissue response modifiers are released from the scaffold material to promote or increase tissue accumulation and vascularization.

さらに、本発明の組織集積足場は、中空であるか又は分解性物質、血管形成物質若しくは他の物質（例えば、幹細胞）で充填されている導管、細孔又はポケットを有するように構築されてもよい。上記されるように、生体において一度、導管、細孔又はポケットを満たしている材料の生分解は、組織用に空間を作り、これには材料を用いて組み込まれるための毛細血管が含まれる。最初に導管、細孔又はポケットを満たす生分解性材料は、足場内での血管成長又は組織成長を高めてもよい。この構造は、インプラント内及びその周辺で新しい血管形成を促進し、健康に視認できる組織を維持する。 Further, the tissue accumulating scaffolds of the present invention may be constructed to have conduits, pores or pockets that are hollow or filled with degradable, angiogenic or other materials (eg, stem cells). Good. As described above, biodegradation of material once filling a conduit, pore, or pocket in a living organism creates space for tissue, including capillaries to be incorporated with the material. A biodegradable material that initially fills the conduit, pore or pocket may enhance blood vessel growth or tissue growth within the scaffold. This structure promotes new blood vessel formation in and around the implant and maintains healthy visible tissue.

本発明の組織集積足場は、対象とする分析物に透過性となるように構築されてもよい（例えば、グルコースは、組織に組み込んでいるハイドロゲル足場に分散されてもよく、ハイドロゲルマトリックス内に包埋される検知部分に到達してもよい）。 The tissue-integrated scaffold of the present invention may be constructed to be permeable to the analyte of interest (eg, glucose may be dispersed in a hydrogel scaffold that is incorporated into the tissue and within the hydrogel matrix. May reach the sensing part embedded in).

図１は、本明細書に記載されている多孔性組織集積インプラントの例示的な実施形態を示す。デバイス全体は、概して、１０で示され、３次元ブロックの断面で示される。図１は、細孔５の全部が相互連結されている実施形態を示す。細孔５は固体足場部分１５内にある。 FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a porous tissue integrated implant described herein. The entire device is generally indicated by 10 and shown in cross section of a three-dimensional block. FIG. 1 shows an embodiment in which all of the pores 5 are interconnected. The pores 5 are in the solid scaffold portion 15.

図２Ａは、埋め込み及び組織の内部成長後の本明細書に記載されている多孔性組織集積インプラントの例示的な実施形態を示す。足場１５は、埋め込み後のインプラント内及びその周辺の血管４５、細胞５０及び細胞外マトリックス材料５５（例えば、コラーゲン）の成長後を示す。図２Ｂ及び２Ｃは、本明細書に記載されるように、組み込まれたインプラント１５を含む組織（ラット皮膚）の組織学的写真を示す。図２Ｂは、埋め込みの１週間後の組織１におけるインプラントを示し、図２Ｃは、Ｓｐｒａｇｕｅ−Ｄａｗｌｅｙラットにおける埋め込み１カ月後のインプラントを示す。示されるように、組織１９はインプラント内で成長し、該組織の血管の近接近において、重大な異物反応なしにインプラントを維持している。図２Ｄおよび２Ｅは、Ｓｐｒａｇｕｅ−Ｄａｗｌｅｙラットの皮膚内（皮下）への埋め込みの１週間後（図２Ｄ）及び１カ月後（図２Ｅ）、脈管系の免疫組織化学的染色（ＣＤ３１抗体を用いる）を示す写真の模写である。足場１６の近接境界、並びに埋め込まれた足場内での毛細血管の内部成長１８を示す。 FIG. 2A shows an exemplary embodiment of a porous tissue integrated implant described herein after implantation and tissue ingrowth. The scaffold 15 shows after the growth of blood vessels 45, cells 50 and extracellular matrix material 55 (eg, collagen) in and around the implant after implantation. FIGS. 2B and 2C show histological photographs of tissue (rat skin) containing an embedded implant 15 as described herein. FIG. 2B shows the implant in tissue 1 one week after implantation, and FIG. 2C shows the implant one month after implantation in Sprague-Dawley rats. As shown, tissue 19 grows within the implant and maintains the implant in the vicinity of the tissue's blood vessels without significant foreign body reaction. Figures 2D and 2E show vascular immunohistochemical staining (using CD31 antibody) at 1 week (Figure 2D) and 1 month (Figure 2E) after implantation into the skin (subcutaneous) of Sprague-Dawley rats. ). A proximal boundary of the scaffold 16 is shown, as well as capillary ingrowth 18 within the implanted scaffold.

ある種の実施形態において、組織集積足場は、検知部分のみで、又は主に検知部分で作られる（例えば、図５と６を参照）。例えば、検知粒子は、任意の適切な方法（化学、接着、熱など）を用いて互いに結合されてもよい。ある種の実施形態において、検知粒子は、ポリマー、例えばＰＥＧ被覆された粒子（例えばマイクロスフェア）を含む。他の実施形態において、足場は、それ自体が検知部分で構成されているポリマーを含む。図６参照。 In certain embodiments, the tissue accumulation scaffold is made with only the sensing portion or primarily with the sensing portion (see, eg, FIGS. 5 and 6). For example, the sensing particles may be bonded together using any suitable method (chemistry, adhesion, heat, etc.). In certain embodiments, the sensing particles comprise a polymer, such as PEG-coated particles (eg, microspheres). In other embodiments, the scaffold comprises a polymer that itself is comprised of a sensing moiety. See FIG.

組織に埋め込むインプラントは任意の適切な形態であってもよく、例えば、限定されないが、ブロック状（又は任意の厚さ）、立方体様、ディスク形状、円筒状、長円形、円形、ファイバーの無作為又は非無作為立体構造などが挙げられる。ある種の実施形態において、センサーは、１以上のファイバーを含み、それは、非無作為式に（例えば、グリッド、層状グリッドなど、図９Ｅ参照）、又は無作為式（図９Ｆ参照）で構造化されてもよい。 The implant to be implanted in the tissue may be in any suitable form, for example, but not limited to, block (or any thickness), cube-like, disc-shaped, cylindrical, oval, circular, random fiber Or non-random three-dimensional structure etc. are mentioned. In certain embodiments, the sensor includes one or more fibers that are structured non-randomly (eg, grid, layered grid, etc., see FIG. 9E) or randomly (see FIG. 9F). May be.

Ｂ．検知部分
本明細書に記載されている組織集積足場は、典型的には、１以上の分析物を検出する検知部分と組み合わせられる（又は検知部分で作られる）。 B. Sensing moiety The tissue accumulation scaffolds described herein are typically combined (or made with a sensing moiety) with a sensing moiety that detects one or more analytes.

検知部分によって検出されてもよい分析物の非制限的な例には、酸素、活性酸素種、グルコース、乳酸塩、ピルビン酸塩、コルチゾール、クレアチニン、尿素、ナトリウム、マグネシウム、カルシウム、カリウム、バソプレッシン、ホルモン（例えば黄体形成ホルモン）、Ｈ、サイトカイン、ケモカイン、エイコサノイド、インスリン、レプチン、小分子薬物、エタノール、ミオグロビン、核酸（ＲＮＡ、ＤＮＡ）、断片、ポリペプチド、単一のアミノ酸などが挙げられる。 Non-limiting examples of analytes that may be detected by the sensing moiety include oxygen, reactive oxygen species, glucose, lactate, pyruvate, cortisol, creatinine, urea, sodium, magnesium, calcium, potassium, vasopressin, Hormones (eg luteinizing hormone), H, cytokines, chemokines, eicosanoids, insulin, leptin, small molecule drugs, ethanol, myoglobin, nucleic acids (RNA, DNA), fragments, polypeptides, single amino acids and the like.

任意の適切な部分を用いて、対象の分析物を検知することができ、例えば、限定されないが、分析物に結合する分子（例えば、グルコース結合タンパク質）、競合結合分子（例えば、フェニルボロン酸系化学物質）、分析物に特異的な酵素（例えば、グルコースオキシダーゼ）、イオン感受性材料、又は他の分析物感受性分子（例えば、プルフィリンなどの酸素感受性色素）が挙げられる。検知部分は、任意の形態であってもよく、例えば、マイクロスフェア、ナノスフェア、ファイバーなどであってもよい。単一のインプラント（組織集積足場）は、典型的には、複数の検知部分を含む。ある種の実施形態において、検知部分は全て同じであり、一方、他の実施形態において、２以上の検知部分の混合物が用いられる。 Any suitable moiety can be used to detect the analyte of interest, such as, but not limited to, a molecule that binds to the analyte (eg, a glucose binding protein), a competitive binding molecule (eg, a phenylboronic acid system) Chemicals), analyte-specific enzymes (eg, glucose oxidase), ion sensitive materials, or other analyte sensitive molecules (eg, oxygen sensitive dyes such as purphyrin). The detection portion may be in any form, for example, a microsphere, a nanosphere, a fiber, or the like. A single implant (tissue accumulation scaffold) typically includes multiple sensing portions. In certain embodiments, the sensing portions are all the same, while in other embodiments, a mixture of two or more sensing portions is used.

検出可能なシグナルを増大又は作製するため、検知部分は、レポーター（例えば、１以上の蛍光色素分子、１以上の金粒子、１以上の量子ドット及び／又は１以上の単一壁付きカーボンナノチューブ）を用いて標識されてもよい。また、検知部分は、膨張、光回折、吸収ＦＲＥＴの変化、クエンチングを介してシグナルを作製し得る。 To increase or create a detectable signal, the sensing moiety is a reporter (eg, one or more fluorescent dye molecules, one or more gold particles, one or more quantum dots and / or one or more single-walled carbon nanotubes). May be labeled. The sensing moiety can also generate a signal through expansion, light diffraction, changes in absorption FRET, and quenching.

適切な検知分子の非制限的な例には、限定されないが、グリコデンドリマー又はデキストランを含む色素標識されたコンカナバリンＡ（例えば、Ｂａｌｌｅｒｓｔｅｄｔら．（１９９７）Ａｎａｌ．Ｃｈｉｍ．Ａｃｔａ３４５：２０３−２１２）、及びアルコール感受性オキソバクテリオクロリン誘導性蛍光結合タンパク質が挙げられ、これはＴａｋａｎｏら（２０１０）ＴｈｅＡｎａｌｙｓｔ１３５：２３３４−２３３９、並びにＶｌａｄｉｍｉｒら．（２００４）ＣｌｉｎｉｃａｌＣｈｅｍｉｓｔｒｙ５０：２３５３−２３６０；Ａｓｉａｎら．（２００５）Ｃｈｅｍ．１；７７（７）：２００７−１４；Ｂａｌｌｅｒｓｔａｄｔら．（１９９７）Ａｎａｌ．Ｃｈｉｍ．Ａｃｔａ３４５：２０３−２１２（１９９７）；Ｂｉｌｌｉｎｇｓｌｅｙら．（２０１０）Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ８２（９）：３７０７−３７１３；Ｂｒａｓｕｅｌら．（２００１）Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ７３（１０）：２２２１−２２２８；Ｂｒａｓｕｅｌら．（２００３）ＴｈｅＡｎａｌｙｓｔ１２８（１０）：１２６２−１２６７；Ｈｏｒｇａｎら．（２００６）ＢｉｏｓｅｎｓｏｒｓａｎｄＢｉｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ２１１８３８−１８４５；Ｉｂｅｙら．（２００５）ＡｎａｌＣｈｅｍ７７：７０３９−７０４６；Ｎｉｅｌｓｅｎら．（２００９）ＪｏｕｒｎａｌｏｆＤｉａｂｅｔｅｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ３（１）：９８−１０９；ＭｃＳｈａｎｅら．（２０００）ＩＥＥＥＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｉｎＭｅｄｉｃｉｎｅａｎｄＢｉｏｌｏｇｙＭａｇａｚｉｎｅ１９：３６−４５；Ｍａｎｓｏｕｒｉ＆Ｓｃｈｕｌｔｚ（１９８４）Ｂｉｏ／Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ２３：８８５−８９０；Ｒｏｕｎｄｓら．（２００７）ＪｏｕｒｎａｌｏｆＦｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ１７（１）：５７−６３；Ｒｕｓｓｅｌｌら．（１９９９）ＡｎａｌｙｔｉｃａｌＣｈｅｍｉｓｔｒｙ７１（１５）：３１２６−３１３２；Ｓｃｈｕｌｔｚら．（１９８２）ＤｉａｂｅｔｅｓＣａｒｅ５：２４５−２５３；Ｓｒｉｖａｓｔａｖａ，＆ＭｃＳｈａｎｅ（２００５）ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｉｃｒｏｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ２２（４）：３９７−４１１；Ｓｒｉｖａｓｔａｖａら．（２００５）ＢｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＢｉｏｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ９１（１）：１２４−１３１；Ｔａｋａｎｏら．（２０１０）ＴｈｅＡｎａｌｙｓｔ１３５：２３３４−２３３９によって開発された。 Non-limiting examples of suitable sensing molecules include, but are not limited to, dye-labeled concanavalin A, including glycodendrimers or dextran (eg Ballerstedt et al. (1997) Anal. Chim. Acta 345: 203-212), And alcohol-sensitive oxobacteriochlorin inducible fluorescent binding proteins, including Takano et al. (2010) The Analyst 135: 2334-2339, and Vladimir et al. (2004) Clinical Chemistry 50: 2353-2360; Asian et al. (2005) Chem. 1; 77 (7): 2007-14; Ballerstedt et al. (1997) Anal. Chim. Acta 345: 203-212 (1997); Billingsley et al. (2010) Anal. Chem 82 (9): 3707-3713; Brasuel et al. (2001) Anal. Chem 73 (10): 2221-2228; Brasuel et al. (2003) The Analyst 128 (10): 1262-1267; Horgan et al. (2006) Biosensors and Bioelectronics 2111838-1845; Ibee et al. (2005) Anal Chem 77: 7039-7046; Nielsen et al. (2009) Journal of Diabetes Science and Technology 3 (1): 98-109; McShan et al. (2000) IEEE Engineering in Medicine and Biology Magazine 19: 36-45; Mansouri & Schultz (1984) Bio / Technology 23: 885-890; Rounds et al. (2007) Journal of Fluorescence 17 (1): 57-63; Russell et al. (1999) Analytical Chemistry 71 (15): 3126-3132; Schultz et al. (1982) Diabetes Care 5: 245-253; Srivastava, & McShane (2005) Journal of Microencapsulation 22 (4): 397-411; Srivastava et al. (2005) Biotechnology and Bioengineering 91 (1): 124-131; Takano et al. (2010) The Analyst 135: 2334-2339.

検知部分要素は、検知分子の他に、担体分子／ポリマーなどの他の分子を含んでもよい（例えば、検知部分要素は、検知分子を含むＰＥＧナノスフェア、アルギン酸塩粒子又は他の担体を含んでもよい）。また、検知部分要素は、いずれの分析物も検知しないが、較正因子（例えば、対象の分析物によって調節されるシグナルが較正のために比較されてもよい参照色素又は参照シグナルを提供する任意の基質）、又は安定化剤（例えば、カタラーゼ（ｃａｔａｌａｙｓｅ）、検知部分の保存を手助けする任意のフリーラジカルスカベンジャー、又は他の安定化剤）として役立つ参照分子又は安定化分子を含んでもよい。 In addition to the sensing molecule, the sensing moiety may include other molecules such as carrier molecules / polymers (eg, the sensing moiety may include PEG nanospheres, alginate particles or other carriers that include the sensing molecule. ). Also, the sensing subelement does not detect any analyte but provides a calibration factor (eg, a reference dye or reference signal to which the signal modulated by the analyte of interest may be compared for calibration) A reference molecule or stabilizing molecule that serves as a substrate), or a stabilizing agent (eg, catalase, any free radical scavenger that helps preserve the sensing moiety, or other stabilizing agent).

検知部分要素は、熱応答性材料、圧応答性材料、又は膨張し、収縮し、光学的特性を変化し、若しくは刺激に応答して他の測定可能な特性を変化する材料であってもよい。 The sensing subelement may be a thermally responsive material, a pressure responsive material, or a material that expands, contracts, changes optical properties, or changes other measurable properties in response to a stimulus. .

Ｃ．検知媒体
組織集積足場と分析物検知部分との組み合わせは、移植可能な検知媒体、検知媒体、組織集積センサー、組織集積バイオセンサー、組織集積検知媒体又はそれらの変形体と呼ばれてもよい。 C. Sensing medium The combination of the tissue accumulation scaffold and the analyte sensing portion may be referred to as an implantable sensing medium, sensing medium, tissue integrated sensor, tissue integrated biosensor, tissue integrated detection medium, or variants thereof.

分析物検知媒体は、組織集積センサーを生成するために、種々の方法において組織集積足場と組み合わせることができる。いくつかの実施形態において、検知部分は、足場内に物理的に取り込まれるか又は化学的に結合される。他の実施形態において、検知部分は、組織集積足場の表面に直接（例えば、共有結合又は非共有結合を介して）結合され、場合により、外部被覆によって覆われてもよい。外部被覆の目的は、限定されないが、以下のように説明される：検知部分を適切な位置に保持する、外的力から検知部分を保護する、種々の分子の分散を制限する／妨げる、及び／又は所望の外部表面を提供する、並びに化学物質からの検知シグナルを足場及び／又は外部検出器に伝導又は変換することである。 The analyte sensing medium can be combined with the tissue accumulation scaffold in a variety of ways to produce a tissue accumulation sensor. In some embodiments, the sensing moiety is physically incorporated into the scaffold or chemically coupled. In other embodiments, the sensing portion may be coupled directly (eg, via a covalent or non-covalent bond) to the surface of the tissue accumulation scaffold and optionally covered by an outer covering. The purpose of the outer coating is, but is not limited to, described as follows: hold the sensing portion in place, protect the sensing portion from external forces, limit / prevent dispersion of various molecules, and Providing the desired external surface and conducting or converting the sensing signal from the chemical to the scaffold and / or external detector.

いくつかの実施形態において、組織集積足場自体は検知部分から構成され、この場合、検知部分は、一緒に（例えば、化学的に、熱的に、圧的に、など）結合する粒子の形態（球状又は他の形状）であり、又はポリマー自体は、検知毛細血管（刺激応答性ポリマー）を提供する。 In some embodiments, the tissue accumulation scaffold itself is comprised of a sensing portion, where the sensing portion is in the form of particles that bind together (eg, chemically, thermally, pressure, etc.) Spherical or other shape), or the polymer itself provides a sensing capillary (stimulus responsive polymer).

別の実施形態において、組織集積足場は異なる層で構成され、この場合、検知部分は物理的に取り込まれるか又は化学的に結合され、又は足場の特定の層、及び他の層は、機械的強度、弾性、伝導性又は他の特性などの他の特徴を提供する。 In another embodiment, the tissue accumulation scaffold is composed of different layers, in which case the sensing moiety is physically incorporated or chemically bound, or certain layers of the scaffold and other layers are mechanically Providing other features such as strength, elasticity, conductivity or other properties.

別の実施形態において、組織集積足場は、刺激（例えば、対象の分析物の濃度、温度又は他の刺激）に応答して膨張又は収縮するポリマーで構成される。収縮又は膨張は、光学変化を引き起し得る（例えば、光回折、マトリックス内に含まれる金ナノ粒子間の距離の変化、又は他の相互作用（Ａｌｅｅｘｅｖら及びＡｓｉａｎら）による）。 In another embodiment, the tissue accumulation scaffold is composed of a polymer that expands or contracts in response to a stimulus (eg, the concentration of an analyte of interest, temperature, or other stimulus). Shrinkage or expansion can cause optical changes (eg, due to light diffraction, changes in the distance between gold nanoparticles contained within the matrix, or other interactions (Aleexev et al. And Asian et al.)).

以下の表１は、検知部分が、組織集積検知媒体に対して、様々な方法において、どのようにして組織集積足場と組み合わせられるかを示すマトリックスを提供する。 Table 1 below provides a matrix that shows how the sensing portion can be combined with the tissue accumulation scaffold in various ways for the tissue accumulation sensing medium.

ある種の実施形態において、例えば参照（又は較正）部分に関して、インプラント（検知媒体）は、追加部分（例えば、非検知部分又は検知部分とは異なる追加の検知部分）をさらに含む。参照又は較正部分には、限定されないが、色素、蛍光粒子、ランタニド、ナノ粒子、マイクロスフェア、量子ドット、又はシグナルが分析物（例えばグルコース）の存在により変化しないインプラントの他の付加物若しくは要素が挙げられる。例えば、Ｃｈａｕｄｈａｒｙら．（２００９）ＢｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＢｉｏｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ１０４（６）：１０７５−１０８５を参照。参照（較正）シグナル（単数または複数）における変動は、検知シグナル（単数または複数）を修正又は較正するために用いることができる。参照シグナルは、インプラントに到達する光量の変化（周辺光の変化、変動ＬＥＤ又はレーザー源）により変動し得る。また、検知はインプラントに到達する光量の変動に供される；しかしながら、対象のシグナルは、分析物（例えばグルコース）変動に基づいて変動するのみであることが望ましい。したがって、参照シグナルは、グルコース濃度の変化を除く影響により変動する場合に、検知シグナルを修正又は較正するために用いられる。また、参照シグナルは、参照部分自体の変化（例えば、光分解、化学分解）により変動し得る。検知シグナル（単数または複数）は、参照によって修正又は較正を可能にする参照に関連付けることができる同じ分解又は分解率を有する。また、参照シグナルは、組織を通過した光伝播を変更する物理的変動（例えば乾燥、酸素化、血流）により変動してもよい。検知シグナルは、同じ方法において、又は参照変動に関連付けられた方法において影響を受け、それにより、１以上の参照によって検知シグナルの修正又は較正を容認する。このようにして、検知シグナルは、較正（参照）部分から得られるシグナル（単数または複数）を参照することによって較正され得る。 In certain embodiments, for example with respect to the reference (or calibration) portion, the implant (sensing medium) further includes an additional portion (eg, an additional sensing portion that is different from the non-sensing portion or the sensing portion). Reference or calibration moieties include, but are not limited to, dyes, fluorescent particles, lanthanides, nanoparticles, microspheres, quantum dots, or other appendages or elements of the implant whose signal is not altered by the presence of an analyte (eg glucose). Can be mentioned. For example, Chaudhary et al. (2009) Biotechnology and Bioengineering 104 (6): 1075-1085. Variations in the reference (calibration) signal (s) can be used to correct or calibrate the detection signal (s). The reference signal can vary due to changes in the amount of light that reaches the implant (ambient light changes, variable LED or laser source). Sensing is also subject to fluctuations in the amount of light reaching the implant; however, it is desirable that the signal of interest only fluctuate based on analyte (eg, glucose) fluctuations. Thus, the reference signal is used to correct or calibrate the detection signal when it fluctuates due to effects other than changes in glucose concentration. In addition, the reference signal can vary due to changes in the reference moiety itself (eg, photolysis, chemical degradation). The detection signal (s) have the same resolution or decomposition rate that can be associated with a reference that allows correction or calibration by reference. The reference signal may also vary due to physical variations (eg, drying, oxygenation, blood flow) that change the light propagation through the tissue. The detection signal is affected in the same way or in a way associated with the reference variation, thereby allowing the correction or calibration of the detection signal by one or more references. In this way, the detection signal can be calibrated by referring to the signal (s) obtained from the calibration (reference) portion.

ある種の実施形態において、検知部分はグルコースを検出し、参照部分は、酸素（Ｏ₂）を測定する（酸素の存在下で検出可能なシグナルを生成する）分子を含む。上記の通り、検知部分は、酵素、例えば、基質グルコースに特異的であるグルコースオキシダーゼを含むことができる。グルコースオキシダーゼの反応は、基質グルコースをＤ−グルコノ−１，５−ラクトンに変換し、次に加水分解してグルコン酸に変換する。酸素は消費され、Ｈ₂Ｏ₂に変換される。酵素の付近のＯ₂減少は、Ｏ₂感受性蛍光色素、例えばポルフィリン色素を用いることによって測定可能である。これらの色素分子はＯ₂の存在下でクエンチされ、その結果、ＧＯ_Xの作用によるＯ₂の減少は、蛍光の増加を引き起こす。このようにして、Ｏ₂較正部分から発光した蛍光量は、センサーにおけるグルコース濃度と比例する。 In certain embodiments, the sensing moiety detects glucose and the reference moiety includes a molecule that measures oxygen (O ₂ ) (generates a detectable signal in the presence of oxygen). As described above, the sensing moiety can include an enzyme, eg, glucose oxidase that is specific for the substrate glucose. The reaction of glucose oxidase converts the substrate glucose to D-glucono-1,5-lactone and then hydrolyzes it to gluconic acid. Oxygen is consumed and converted to H ₂ O ₂ . The decrease in O ₂ near the enzyme can be measured by using an O ₂ sensitive fluorescent dye, such as a porphyrin dye. These dye molecules are quenched in the presence of O _2, as a result, reduction of O ₂ by the action of GO _X causes an increase in fluorescence. In this way, the amount of fluorescence emitted from the O ₂ calibration portion is proportional to the glucose concentration at the sensor.

また、組織内のＯ₂濃度は生理学的に変化し得て、それにより、検知部分の酵素反応を変化又は制限する。したがって、センサーにおけるＯ₂濃度は、グルコース濃度と独立して測定され得る。このようなＯ₂の参照測定は、検知部分からのグルコース特異的シグナルに対してなされるべきである修正を可能にする。 Also, the O ₂ concentration in the tissue can change physiologically, thereby changing or limiting the enzymatic reaction of the sensing moiety. Thus, the O ₂ concentration at the sensor can be measured independently of the glucose concentration. Such a reference measurement of O ₂ allows a correction to be made to the glucose specific signal from the sensing moiety.

別の実施態様において、ｐＨの変化を引き起こす分析物特異的酵素は、該分析物特異的酵素の活性、例えば検知部分が含む場合には尿素を測定するために使用されるウレアーゼの活性について報告する分析物特異的色素とは異なり、区別可能な発光スペクトルピークを有する別々のｐＨ感受性蛍光色素の使用を必要とする。 In another embodiment, the analyte-specific enzyme that causes a change in pH reports on the activity of the analyte-specific enzyme, eg, the activity of urease used to measure urea if the sensing moiety includes Unlike analyte-specific dyes, it requires the use of separate pH-sensitive fluorescent dyes that have distinguishable emission spectral peaks.

なお更なる実施形態において、検知部分は第１の蛍光色素を含み、参照分子は第２の（異なる）蛍光色素を含む。上記の通り、検知部分は、リガンド受容体部分と分析物類似部分を含む分析物特異的化学物質を利用してもよい。結合部分の１つは蛍光色素で標識され、他の結合メンバーは、分析物類似部分がリガンド受容体部分に結合する場合、蛍光色素をクエンチする色素で標識される。非制限的な例には、コンカナバリンＡに結合するグリコデンドリマーが含まれ、ここで、コンカナバリンＡはＡｌｅｘａｆｌｕｏｒ６４７で標識され、グリコデンドリマーはＱＤＹ２１ダーククエンチャーで標識される。コンカナバリンＡはグルコースに結合し、グリコデンドリマーはコンカナバリンＡへの結合についてグルコースと競合する。化学物質は、本発明に記載されるように、組織集積足場内に固定され、真皮又は皮下組織に移植される。組織内のグルコースを測定するために、組織集積足場は、インプラントの長期寿命全体における所望の間隔で（例えば、９０日以上の期間全体で５〜６０分毎に）、６５０ｎｍの光により、インプラント上の皮膚の上部でパッチリーダーから照らし出される。検出される蛍光シグナルの量（例えば、Ａｌｅｘａｆｌｕｏｒ６４７などの分子から）は、組織内のグルコースの濃度に比例する。しかしながら、本明細書に記載されているインプラントの長期寿命全体において、色素は光退色され得て、即ち、所望のグルコース濃度で皮膚を介して逆発光される蛍光シグナルの量が減少する。このようにして、光退色への蛍光色素の減少は、分析物が実際のものよりも低い濃度であるかのようにさせ得る。 In still further embodiments, the sensing moiety includes a first fluorescent dye and the reference molecule includes a second (different) fluorescent dye. As described above, the sensing portion may utilize an analyte-specific chemical that includes a ligand receptor portion and an analyte-like portion. One of the binding moieties is labeled with a fluorescent dye, and the other binding member is labeled with a dye that quenches the fluorescent dye when the analyte-like moiety binds to the ligand acceptor moiety. Non-limiting examples include glycodendrimers that bind to concanavalin A, where concanavalin A is labeled with Alexafluor 647 and the glycodendrimer is labeled with a QDY21 dark quencher. Concanavalin A binds to glucose and glycodendrimers compete with glucose for binding to concanavalin A. The chemical is fixed in the tissue accumulation scaffold and implanted into the dermis or subcutaneous tissue as described in the present invention. To measure glucose in the tissue, a tissue accumulation scaffold is placed on the implant with 650 nm light at desired intervals throughout the long life of the implant (eg, every 5-60 minutes for a total period of 90 days or more). Illuminated from the patch reader at the top of the skin. The amount of fluorescent signal detected (eg, from a molecule such as Alexafluor 647) is proportional to the concentration of glucose in the tissue. However, throughout the long life of the implants described herein, the dye can be photobleached, i.e., the amount of fluorescent signal backlit through the skin at the desired glucose concentration is reduced. In this way, the reduction of the fluorescent dye to photobleaching can be as if the analyte is at a lower concentration than the actual one.

この効果を修正するために、別々の内部光退色対照を採用する。ある種の実施形態において、別々の内部対照は、足場に固定されていることを含む、検知部分に含まれる蛍光分子とは異なる第２の蛍光色素（例えば、検知部分がＡｌｅｘａｆｌｕｏｒ６４７を含む場合、参照部分におけるＡｌｅｘａｆｌｕｏｒ７５０）である。参照部分の蛍光は、グルコースの濃度によって影響されず、第１（例えば、Ａｌｅｘａｆｌｕｏｒ６４７）及び第２（例えば、Ａｌｅｘａｆｌｕｏｒ７５０）蛍光色素の両方は予測可能であり、十分に特徴付けられた光退色率を有する。検知部分の色素の光退色を制御するために、蛍光は両色素について測定される。次に、参照部分の色素の蛍光値は、検知部分における色素の任意の光退色について修正するために使用され得る。 To correct this effect, separate internal light fading controls are employed. In certain embodiments, the separate internal control is a second fluorescent dye that is different from the fluorescent molecule contained in the sensing moiety, including being immobilized on a scaffold (e.g., if the sensing moiety comprises Alexafluor 647, see Alexafluor 750) in the part. The fluorescence of the reference moiety is unaffected by the concentration of glucose, and both the first (eg, Alexafluor 647) and second (eg, Alexafluor 750) fluorescent dyes are predictable and have a well-characterized photobleaching rate . Fluorescence is measured for both dyes to control the photobleaching of the dye in the sensing portion. The fluorescence value of the dye in the reference portion can then be used to correct for any photobleaching of the dye in the sensing portion.

別の実施形態において、組織の最適なバリエーションのための修正を促進する内部参照対照材料を採用することができる。組織集積の移植されたバイオセンサーは、典型的には、スキャンの表面下の３〜４ｍｍに存在する。皮膚において、近赤外範囲の励起光と放出される蛍光は、光がリーダーハッチとインプラントとの間の組織を横切る場合に非常に散乱することは周知である。吸収及び散乱の程度は、温度などの物理的性質によって、又は組織組成によって影響を受け、限定されないが、血液かん流、水和及びメラミン濃度のバリエーションが含まれる。皮膚バリエーションは、ユーザー間、又は単一患者では異なる時間点の間で生じ、これらのバリエーションは、分析物特異的シグナルに関する正確なシグナルを生じる蛍光励起及び発光シグナルに影響を及ぼし得る。したがって、分析物特異的蛍光と区別することができる励起スペクトルを有する別々の蛍光分子が足場内に固定することができる。該分子からの蛍光は、組織組成のバリエーションについて情報を与えるシグナルを測定するために、分析物特異的蛍光から別々に測定され得る。選択される色素は、分析物特異的色素としての組織バリエーションと類似した応答を有することに基づく。Ａｌｅｘａｆｌｕｏｒ７５０などの色素、種々の量子ドット（ＱＤ）、又はランタニド色素ナノクリスタルは全て、この能力を提供することができる。 In another embodiment, an internal reference control material that facilitates correction for optimal tissue variation can be employed. The tissue accumulation implanted biosensor is typically 3-4 mm below the surface of the scan. In the skin, it is well known that excitation light and emitted fluorescence in the near infrared range are highly scattered when light traverses the tissue between the leader hatch and the implant. The degree of absorption and scattering is affected by physical properties such as temperature or by tissue composition and includes, but is not limited to, variations in blood perfusion, hydration and melamine concentration. Skin variations occur between users or between different time points in a single patient, and these variations can affect the fluorescence excitation and emission signals that produce an accurate signal for the analyte-specific signal. Thus, separate fluorescent molecules with excitation spectra that can be distinguished from analyte-specific fluorescence can be immobilized within the scaffold. Fluorescence from the molecule can be measured separately from analyte-specific fluorescence to measure a signal that informs about variations in tissue composition. The dye selected is based on having a response similar to tissue variation as an analyte-specific dye. Dyes such as Alexafluor 750, various quantum dots (QDs), or lanthanide dye nanocrystals can all provide this capability.

図３〜８は、本明細書に示されるインプラントを集積する例示的な組織の断面図を示す。各図において、インプラントの部分だけが示され（例えば図１の囲まれた領域）、細孔５は空間として示されている。具体的には、図３は、本明細書に記載される例示的な組織集積インプラントの断面図を示し、この場合、検知部分２０は固体の足場部分１５内に包埋されている。検知部分２０は、固体の足場部分１５内に物理的に取り込まれ、及び／又は化学的に結合されてもよい。 3-8 show cross-sectional views of exemplary tissues that integrate the implants shown herein. In each figure, only a portion of the implant is shown (eg, the enclosed area in FIG. 1), and the pores 5 are shown as spaces. Specifically, FIG. 3 shows a cross-sectional view of an exemplary tissue accumulation implant described herein, where sensing portion 20 is embedded within solid scaffold portion 15. The sensing portion 20 may be physically entrapped within the solid scaffold portion 15 and / or chemically coupled.

図４は、本明細書に記載されている例示的な組織集積インプラントの断面図を示し、この場合、検知部分２０は固体の足場部分１５の表面に付着されている（検知部分は細孔５内である）。図５は、図４に示される例示的な態様を示し、検知部分を取り囲む外部被覆３０をさらに含む。 FIG. 4 shows a cross-sectional view of an exemplary tissue accumulation implant described herein, where the sensing portion 20 is attached to the surface of a solid scaffold portion 15 (the sensing portion is a pore 5). Within). FIG. 5 illustrates the exemplary embodiment shown in FIG. 4 and further includes an outer covering 30 that surrounds the sensing portion.

図６は、本明細書に記載されている例示的な組織集積インプラントの断面図を示し、この場合、固体の足場部分１５は、互いに結合した粒子の形態で検知部分２０から作られている。図７は、ポリマーで作られている固体の足場部分１５の断面図を示し、該ポリマーは検知部分で作られている。 FIG. 6 shows a cross-sectional view of an exemplary tissue accumulation implant described herein, where a solid scaffold portion 15 is made from a sensing portion 20 in the form of particles coupled together. FIG. 7 shows a cross-sectional view of a solid scaffold portion 15 made of a polymer, the polymer being made of a sensing portion.

図８は、図３に示される例示的な組織集積インプラントの断面図を示し、足場の固体部分１５に包埋された追加部分４０をさらに含む。追加部分４０は、例えば、較正に関する参照粒子であってもよく、限定されないが、分析物検知シグナルが較正目的のために比較されてもよい安定なシグナル（例えば、光学、磁気、電気化学、電気、温度、圧力、超音波、音響、放射線）を与える粒子が挙げられる。示されるように、１以上の異なるタイプの追加（参照）部分を用いることができる。 FIG. 8 shows a cross-sectional view of the exemplary tissue accumulation implant shown in FIG. 3 and further includes an additional portion 40 embedded in the solid portion 15 of the scaffold. The additional portion 40 can be, for example, a reference particle for calibration, and includes, but is not limited to, a stable signal (eg, optical, magnetic, electrochemical, electrical, etc.) that the analyte detection signal can be compared for calibration purposes. , Temperature, pressure, ultrasound, sound, radiation). As shown, one or more different types of additional (reference) portions can be used.

図９Ａ〜Ｆ、１０Ａ及び１０Ｂは、円筒状である、本明細書に記載されている例示的な組織集積センサーの概観及び断面図である。図９Ａは、足場１５に包埋された検知部分２０と追加部分４０を有する単層化円筒状組織足場（又は個々のファイバー）を含む態様を示す。図９Ｂは、足場１５の表面に付着した検知部分２０を有する単層化円筒状組織足場（又は個々のファイバー）を含む態様を示す。図９Ｃは、検知部分２０が、表面に付着し、足場１５内に包埋された態様をしめす。図９Ｄは、足場に包埋された検知部分を有する例示的なセンサーの断面図である。図９Ｅ及び図９Ｆは、足場が１以上のファイバー１７で作られている例示的な線維状の態様を示す。図１０Ａは、足場１５の最深部層に包埋された検知部分２０と追加部分４０を有する複数（２つ）の層の足場材料１５を含む態様を示す。図１０Ｂは、足場材料１５の外層に包埋された検知部分２０と追加部分４０を有する該外層を有する中空内部１７を含む態様を示す。任意の数の層を用いることができ（同一又は異なった材料で較正される）、検知部分（及び任意の追加部分）は、１つの、いくつかの又は全ての層（及び／又は足場の表面）に存在してもよいことは明らかである。 9A-F, 10A, and 10B are overview and cross-sectional views of an exemplary tissue integrated sensor described herein that is cylindrical. FIG. 9A shows an embodiment including a monolayered cylindrical tissue scaffold (or individual fibers) having a sensing portion 20 and an additional portion 40 embedded in the scaffold 15. FIG. 9B illustrates an embodiment that includes a monolayered cylindrical tissue scaffold (or individual fibers) having a sensing portion 20 attached to the surface of the scaffold 15. FIG. 9C shows a state in which the detection portion 20 is attached to the surface and embedded in the scaffold 15. FIG. 9D is a cross-sectional view of an exemplary sensor having a sensing portion embedded in a scaffold. 9E and 9F show an exemplary fibrous embodiment in which the scaffold is made of one or more fibers 17. FIG. 10A shows an embodiment that includes multiple (two) layers of scaffold material 15 having a sensing portion 20 and an additional portion 40 embedded in the deepest layer of the scaffold 15. FIG. 10B shows an embodiment including a hollow interior 17 having the outer layer with sensing portion 20 and additional portion 40 embedded in the outer layer of scaffold material 15. Any number of layers can be used (calibrated with the same or different materials) and the sensing portion (and any additional portion) can be one, several or all layers (and / or the surface of the scaffold) It is clear that it may be present in

図１１は、図９Ａに示される例示的な検知媒体の断面図を示し、組織集積足場１５に包埋された検知部分２０を含む。図１２は図９ｂに示される例示的な検知媒体の断面図であり、図１３は図１２に示される例示的な検知媒体の断面図であり、足場１５の表面に付着した検知部分２０の外部に被覆３０を含む。 FIG. 11 shows a cross-sectional view of the exemplary sensing medium shown in FIG. 9A and includes a sensing portion 20 embedded in a tissue accumulation scaffold 15. 12 is a cross-sectional view of the exemplary sensing medium shown in FIG. 9b, and FIG. 13 is a cross-sectional view of the exemplary sensing medium shown in FIG. 12, outside the sensing portion 20 attached to the surface of the scaffold 15. Includes a coating 30.

図１４は、例示的な円筒状のセンサーインプラント（デバイス全体）又はインプラントの一部（例えば、個々のファイバー）の断面図を示し、この場合、足場１５は、ポリマー自体が検知部分２０で構成されるポリマーで作られている。 FIG. 14 shows a cross-sectional view of an exemplary cylindrical sensor implant (entire device) or a portion of an implant (eg, individual fibers), where the scaffold 15 is composed of the polymer itself with a sensing portion 20. Made of polymer.

図１５は、内部層１５に包埋された検知部分２０を有する足場１５と１６の２層を含む例示的な多層円筒状のセンサーインプラント（又はインプラントの個々のファイバー）の断面図である。内層１５及び外層１６は、同一又は異なったポリマーで作られてもよい。図１６は、外層１６に包埋された検知部分２０を有する足場１５と１６の２層を含む例示的な多層円筒状のセンサーインプラントの断面図である。内層１５及び外層１６は、同一又は異なったポリマーで作られてもよい。図１７は、足場１５に包埋された検知部分２０を有する中空コア１７を取り囲む足場１５を含む例示的な中空円筒状のセンサーインプラントである。また、追加の層は、検知部分の有無に関わらず、存在し得て、同一又は異なった材料で作られてもよい。 FIG. 15 is a cross-sectional view of an exemplary multi-layer cylindrical sensor implant (or individual fibers of an implant) that includes two layers of scaffolds 15 and 16 having a sensing portion 20 embedded in an inner layer 15. Inner layer 15 and outer layer 16 may be made of the same or different polymers. FIG. 16 is a cross-sectional view of an exemplary multi-layer cylindrical sensor implant that includes two layers of scaffolds 15 and 16 having a sensing portion 20 embedded in an outer layer 16. Inner layer 15 and outer layer 16 may be made of the same or different polymers. FIG. 17 is an exemplary hollow cylindrical sensor implant that includes a scaffold 15 surrounding a hollow core 17 having a sensing portion 20 embedded in the scaffold 15. Also, additional layers can be present with or without the sensing portion and may be made of the same or different materials.

１以上の円筒状要素（例えば、ファイバー）で構成される組織集積センサーは、現に利用可能なインプラントと比較して、異物応答を排除するか又は大いに減少させる。さらに、検知媒体の全ての部分への毛細血管供給からの平均拡散距離は、他の既知のセンサーとは異なり、天然の組織に匹敵している。 A tissue integrated sensor composed of one or more cylindrical elements (eg, fibers) eliminates or greatly reduces the foreign body response compared to currently available implants. Moreover, the average diffusion distance from the capillary supply to all parts of the sensing medium is comparable to natural tissue, unlike other known sensors.

検知媒体（移植可能なセンサー）の全体寸法は、測定されるべき対象及び／又は分析物（単数又は複数）に従って変化することは明らかである。典型的には、インプラントは、約０．００１ｍｍ〜２ｍｍ厚（又はその間の任意値）、１ｍｍ〜１ｃｍ径（非円筒形状の同等の断面積、例えば長さ／幅）、及び１５ｍｍ以下の長さであり、例えば２ｍｍ以下厚及び１０ｍｍ以下径である円盤状センサーである。ある種の実施形態において、おおよそのセンサーサイズは、約１００〜１０００ミクロン径であり、長さは０．２５ｍｍ〜１０ｍｍである。円盤状の組織集積検知媒体の大きさは、典型的には、２ｍｍ以下厚、及び１０ｍｍ以下径である。 Obviously, the overall dimensions of the sensing medium (implantable sensor) will vary according to the object and / or analyte (s) to be measured. Typically, the implant is about 0.001 mm to 2 mm thick (or any value therebetween), 1 mm to 1 cm diameter (non-cylindrical equivalent cross-sectional area, eg length / width), and a length of 15 mm or less. For example, a disk-shaped sensor having a thickness of 2 mm or less and a diameter of 10 mm or less. In certain embodiments, the approximate sensor size is about 100 to 1000 microns in diameter and the length is 0.25 mm to 10 mm. The size of the disc-shaped tissue accumulation detection medium is typically 2 mm or less in thickness and 10 mm or less in diameter.

注入される検知媒体は、単一片の組織集積材料であってもよく、又はいくつかの片もしくは粒子の組織集積検知材料であってもよい。単体基質とともに注入されてもよい（例えば、生理食塩水、抗炎症剤又は他の組織応答改変剤を含むＰＢＳ）。さらに、検知媒体は、対象の任意の部分に移植されてもよく、例えば、肩、腕、足、腹部などが挙げられる。好ましくは、検知媒体は、皮膚に移植され、例えば、表皮、真皮及び／又は皮膚の皮下層が挙げられる。 The sensing medium that is injected may be a single piece of tissue-integrated material, or it may be several pieces or particles of tissue-integrated sensing material. It may be infused with a single matrix (eg, PBS containing saline, anti-inflammatory agents or other tissue response modifiers). Furthermore, the detection medium may be implanted in any part of the subject, such as the shoulder, arm, foot, and abdomen. Preferably, the sensing medium is implanted in the skin, such as the epidermis, dermis and / or the subcutaneous layer of the skin.

システム
本発明の別の局面は、哺乳動物生体内での半連続、連続及び／又は長期の使用のための組織集積バイオセンサーシステムである。本明細書に記載されているバイオセンサーシステムは、組織集積バイオセンサー（以下に記載されている）を含む。他のコンポーネントには、以下の１以上が含まれる：受信装置、照明器、検出器、シグナル受信機、シグナル送信機、シグナル処理コンポーネント、エネルギー貯蔵コンポーネント、データ記憶コンポーネント、データ送信機、データ表示、データ処理コンポーネント及びそれらの組み合わせが挙げられる。これらの他のコンポーネントの１以上は、センサーシグナルを検出するためのセンサー全体に存在する装着型パッチ内に組み込まれてもよく、又は携帯用若しくは他のデバイス内に組み込まれてもよく、それは、移植されたセンサー全体で周期的に保持され、測定を行う。図１８参照。 System Another aspect of the present invention is a tissue integrated biosensor system for semi-continuous, continuous and / or long-term use in a mammalian organism. The biosensor system described herein includes a tissue integrated biosensor (described below). Other components include one or more of the following: receiver, illuminator, detector, signal receiver, signal transmitter, signal processing component, energy storage component, data storage component, data transmitter, data display, Data processing components and combinations thereof. One or more of these other components may be incorporated into a wearable patch that is present throughout the sensor for detecting the sensor signal, or may be incorporated into a portable or other device, The entire implanted sensor is held periodically to make measurements. See FIG.

図１９は、受信機を含むシステムの例示的な実施形態を示す。図１９Ａは、移植されたセンサー上に連続的に装着されてもよい受信機及び／又は検出器を含むパッチ８５を示す。図１９Ｂは、連続又は不連続な測定を調べる及び／又は検出するために、所望により、移植されたセンサー上に配置され得るモジュール９０を示す。このようなモジュールの非制限的な例には、ワンド（ｗａｎｄ）などの携帯用デバイスが挙げられる。図１９Ｃは、対象を遠隔的に調べる（監視する）ために、フィールド９５をどのように用いることができるかを示す。本明細書に記載されているシステムのいずれかは、センサーから得られる測定値に基づいて、対象に１以上の治療薬（例えば、分析物）を送達する追加のコンポーネント９７をさらに含んでもよい（例えば、閉ループの人工膵からグルコースを送達するインスリンポンプ）。送信機から分離されることが示されているが、送達デバイス９７はシステム（例えば、送信機及び／又は検出機）内に組み込まれてもよいことは明らかである。送達デバイス９７は、センサーから得られる測定に基づいて、オペレーターによって制御されてもよく、又は間接的（例えばスマートフォン）に若しくは遠隔的（例えば遠隔治療）にデータリーダーによって制御されてもよい。 FIG. 19 illustrates an exemplary embodiment of a system that includes a receiver. FIG. 19A shows a patch 85 that includes a receiver and / or detector that may be continuously mounted on the implanted sensor. FIG. 19B shows a module 90 that may be placed on the implanted sensor as desired to examine and / or detect continuous or discontinuous measurements. Non-limiting examples of such modules include portable devices such as wands. FIG. 19C shows how field 95 can be used to remotely examine (monitor) an object. Any of the systems described herein may further include an additional component 97 that delivers one or more therapeutic agents (eg, analytes) to the subject based on measurements obtained from the sensor ( For example, an insulin pump that delivers glucose from a closed loop artificial pancreas). Although shown to be separated from the transmitter, it will be appreciated that the delivery device 97 may be incorporated into a system (eg, transmitter and / or detector). The delivery device 97 may be controlled by an operator based on measurements obtained from the sensor, or indirectly (eg, a smartphone) or remotely (eg, teletherapy) by a data reader.

１以上の検知媒体と組み合わせた（又はそれから構成される）組織集積足場は、組織集積センサーシステムにおいて必要な要素である。このようにして、分析物検知部分と組織集積足場の組み合わせは、生体に移植される組織集積センサーを含む。この組織集積センサーは、哺乳動物の生体内での連続監視又は長期使用のためのバイオセンサーの１コンポーネントである。他のコンポーネントには、例えば、組織集積バイオセンサーから届くシグナルを読むための手段が含まれ、移植されたバイオセンサーからシグナルを示し、回収し及び／又は送信する。ある種の実施形態において、シグナルはヒトの目によって直接読まれる。他の実施形態において、シグナルリーダーは以下の１以上を含む：バイオセンサーシグナルを検出する携帯用デバイス；バイオセンサーシグナルの連続又は半連続検出に対する組織集積バイオセンサーの領域全体に存在する除去可能なパッチ；組織集積検知媒体に接触していないが近傍にあるインプラント及び／又は組織集積検知媒体の近傍にあり、その一部と接触しているインプラント。 A tissue accumulation scaffold in combination with (or consists of) one or more sensing media is a necessary element in a tissue accumulation sensor system. In this way, the combination of the analyte sensing portion and the tissue accumulation scaffold includes a tissue accumulation sensor that is implanted into the living body. This tissue integrated sensor is a component of a biosensor for continuous monitoring or long-term use in a mammalian organism. Other components include, for example, means for reading the signal received from the tissue-integrated biosensor, indicating, collecting and / or transmitting the signal from the implanted biosensor. In certain embodiments, the signal is read directly by the human eye. In other embodiments, the signal reader comprises one or more of the following: a portable device that detects the biosensor signal; a removable patch that is present throughout the area of the tissue integrated biosensor for continuous or semi-continuous detection of the biosensor signal An implant that is not in contact with the tissue accumulation sensing medium but is in the vicinity and / or is in the vicinity of the tissue accumulation sensing medium and is in contact with a portion thereof.

インプラントは、直接的に又は、それに代えてシグナルリーダーを介して、時計、携帯電話、携帯デバイス、コンピュータ又は他のデータ回収及び／又は読み出しデバイスにシグナルを送ってもよい。データは、これらのデバイスに送信する前に最初に処理されてもよく又は処理されなくてもよく、及び／又はこれらのデータは受信したデータを処理してもよい。さらに、データは、データベース、ｅメールアカウント、携帯電話又は他の記憶装置、処置又はディスプレイに関連付けられてもよい。 The implant may send signals to a watch, cell phone, portable device, computer or other data collection and / or readout device directly or alternatively via a signal reader. Data may or may not be processed initially prior to transmission to these devices, and / or these data may process received data. Further, the data may be associated with a database, email account, mobile phone or other storage device, procedure or display.

本発明は、化学的、物理的及び生物学的相互作用の手段によって作用する。組織集積足場は、検出足場内又はその周辺での毛細血管の内部成長を促進する（図２）。また、間質腔に拡散する小分子（例えば、グルコース、尿素、乳酸塩、ピルビン酸塩、グリセロール、グルタミン酸塩、コルチゾール、アセトン、エタノール及び他の分子）は、表面及び／又は組織集積足場内に拡散し、検知部分と何らかの相互作用を有する。一実施形態において、組織集積足場は、足場に含まれ及び／又は足場の外部に付着された検知部分を有する生体材料で構成される。分析物が表面に拡散し、検知部分と相互作用する場合、測定可能なシグナルが生成され（例えば、蛍光）、それは、組織集積と即座に接触しないが、生体の内外にある検出器（シグナルリーダー）によって測定される。別の実施形態において、組織集積足場は、対象の分子が足場内に拡散するのを許容するのに十分に大きなメッシュサイズを有するポリマーで構成される。検知部分は、ポリマー足場内に含まれる。分析物が組織集積足場のハイドロゲル内に分散し、検知部分と相互作用する場合、測定可能なシグナルが生成され（例えば、蛍光）、組織集積と即座に接触しないが、生体の内外にある検出器（シグナルリーダー）によって測定される。 The present invention works by means of chemical, physical and biological interactions. The tissue accumulation scaffold promotes capillary ingrowth in or around the detection scaffold (FIG. 2). In addition, small molecules that diffuse into the interstitial space (eg, glucose, urea, lactate, pyruvate, glycerol, glutamate, cortisol, acetone, ethanol, and other molecules) can enter the surface and / or tissue accumulation scaffold. Diffuses and has some interaction with the sensing portion. In one embodiment, the tissue accumulation scaffold is comprised of a biomaterial having a sensing portion included in the scaffold and / or attached to the exterior of the scaffold. When the analyte diffuses to the surface and interacts with the sensing moiety, a measurable signal is generated (eg, fluorescence) that does not come into immediate contact with tissue accumulation but is inside or outside the living body (signal reader) ). In another embodiment, the tissue accumulation scaffold is composed of a polymer having a mesh size large enough to allow the molecules of interest to diffuse into the scaffold. The sensing portion is contained within the polymer scaffold. When the analyte is dispersed within the hydrogel of the tissue accumulation scaffold and interacts with the sensing moiety, a measurable signal is generated (eg, fluorescence) and does not come into immediate contact with the tissue accumulation but is detected inside or outside the organism Measured by instrument (signal reader).

別の実施形態において、組織集積足場は、対象の分子が足場内に分散するのを許容するのに大きなメッシュサイズを有するポリマーで構成される。検知部分はポリマー足場を含む。分析物が組織集積足場に拡散し、足場の検知部分と相互作用する場合、測定可能なシグナルが生成され（例えば、蛍光）、それは、組織集積と即座に接触しないが、生体の内外にある検出器によって測定される。 In another embodiment, the tissue accumulation scaffold is composed of a polymer having a large mesh size to allow the molecules of interest to be dispersed within the scaffold. The sensing portion includes a polymer scaffold. When the analyte diffuses into the tissue accumulation scaffold and interacts with the sensing portion of the scaffold, a measurable signal is generated (eg, fluorescence) that does not come into immediate contact with the tissue accumulation but is in and out of the organism Measured by the instrument.

１以上の分析物がアッセイされ得て、これらの分析物は、例えば、医療関係者の推奨に基づいて、特定の生物学的脅威に基づいて、又は対象が連続的に若しくは周期的に分析物を監視するように関心を有する任意の他の理論的解釈に基づいて、オペレーターによって選択されることは明らかである。典型的には、対象は、監視されるべき組織内の対象とする特定の分析物（単数又は複数）のための組織集積バイオセンサー（単数または複数））を注入し、注入されており、移植され、又は移植されている。インプラントは対象のいずれかの場所に配置され得る。ある種の実施形態において、検知媒体は、皮膚内に注入される（例えば、真皮又は皮下）。他の実施形態において、センサーは、代替のスポット内に組み込まれ、限定されないが、筋肉、内臓死亡、腹腔、歯肉、頬、眼などが挙げられる。 One or more analytes can be assayed, and these analytes can be analyzed based on, for example, medical professional recommendations, based on specific biological threats, or subject continuously or periodically. Obviously, it will be selected by the operator based on any other theoretical interpretation that is of interest to monitor. Typically, the subject is infused with a tissue integrated biosensor (s) for the particular analyte (s) of interest within the tissue to be monitored, implanted, and implanted Or have been transplanted. The implant can be placed anywhere on the subject. In certain embodiments, the sensing medium is injected into the skin (eg, dermis or subcutaneous). In other embodiments, the sensor is incorporated into an alternative spot and includes, but is not limited to, muscle, visceral death, abdominal cavity, gingiva, cheek, eye, and the like.

図１８は、例示的な実施形態を示す皮膚試料の模式的な断面図であり、この場合、検知媒体（組織集積インプラント）１５は、対象皮膚の皮下組織７０内に移植される。また、表皮６０、真皮６５及び任意のシグナルリーダー７５が示され、皮膚の表面上のパッチとして示されている。この実施形態において、検出器パッチは、組織集積検知媒体に問い合わせ光を送る。組織集積検知媒体１５に含まれる検知部分は、対象の分析物（単数または複数）の濃度に依存して、測定可能なシグナル（例えば、蛍光、発光、磁気など）を提供する。シグナル（例えば蛍光）は、検出器パッチ（シグナルレシーバー）７５によって検出される。また、処理を受信し、及び／又はシグナルリーダー７５から受け入れられた情報を表示することができる任意のデータリーダーデバイス８０を図１８に示す（例えばパッチ）。データリーダーの非制限的な例には、携帯電話、スマートフォン、時計、コンピュータなどが挙げられる。データは、データベース、ｅメールアカウント、携帯電話又は他の記憶装置、処置又はディスプレイにさらに中継されてもよい。 FIG. 18 is a schematic cross-sectional view of a skin sample illustrating an exemplary embodiment, where a sensing medium (tissue-integrated implant) 15 is implanted into the subcutaneous tissue 70 of the subject skin. Also shown are the epidermis 60, dermis 65 and optional signal reader 75, shown as patches on the surface of the skin. In this embodiment, the detector patch sends an interrogation light to the tissue integrated sensing medium. The sensing portion included in the tissue-integrated sensing medium 15 provides a measurable signal (eg, fluorescence, luminescence, magnetism, etc.) depending on the concentration of the analyte (s) of interest. The signal (eg fluorescence) is detected by a detector patch (signal receiver) 75. Also shown in FIG. 18 (eg, a patch) is an optional data reader device 80 that can receive processing and / or display information received from the signal reader 75. Non-limiting examples of data readers include mobile phones, smartphones, watches, computers and the like. The data may be further relayed to a database, email account, mobile phone or other storage device, procedure or display.

組織集積バイオセンサーシステムを用いて得られるデータは、生体化学物質（例えば、糖尿病の場合のグルコース、透析患者の場合の尿素）及び健康状態を良好に理解し、管理する人々によって使用される。 Data obtained using a tissue integrated biosensor system is used by people who have a good understanding and management of biochemicals (eg, glucose for diabetes, urea for dialysis patients) and health status.

長持ちするインビボの分析物センサーを創作するための方法が長期に探索されてきた。信頼ができ、一致した、連続的なセンターデータは患者治療を改善することができる。例えば、連続的なグルコースセンサーは、糖尿病集団にとって高い関心があり、連続的なグルコース監視は健康転帰を有意に改善することが示されている（青少年糖尿病研究財団の連続グルコース研究グループ）。他の分析物、例えば、乳酸塩、ピルビン酸塩、グリセロール、コルチゾール、尿素、ドーパミン、セロトニン、グルタミン酸塩、イオン、ホルモン、サイトカイン、インスリン、ＰＳＡ、Ｃ反応性タンパク質、バイオマーカー、及び多種態様な他の分析物は、健康の監視の対象となる。現在、血液試料が採取され、種々の分析物について研究室で分析されている。より最近、いくつかの物質についての傍らにあるか又は携帯用分析器は、迅速な応答時間により、患者に近接近におけるより即座のデータを与えることができる。健康状態の変化を検出するために、対象の分析物を連続的に監視する能力がより望まれている。 Methods for creating long-lasting in vivo analyte sensors have long been explored. Reliable, consistent and continuous center data can improve patient care. For example, continuous glucose sensors are of great interest for the diabetic population and continuous glucose monitoring has been shown to significantly improve health outcomes (Continuous Glucose Research Group of the Youth Diabetes Research Foundation). Other analytes such as lactate, pyruvate, glycerol, cortisol, urea, dopamine, serotonin, glutamate, ions, hormones, cytokines, insulin, PSA, C-reactive protein, biomarkers, and many others Analytes are subject to health monitoring. Currently, blood samples are collected and analyzed in the laboratory for various analytes. More recently, alongside some substances or portable analyzers can give patients more immediate data in close proximity due to their quick response time. The ability to continuously monitor an analyte of interest is more desirable to detect changes in health status.

生体内で自然に生成される物質に加えて、外来物質のリアルタイム監視に関心がある。例えば、狭い範囲の効果的な濃度を有する薬物又は化学療法剤の投与の経過全体で、インビボの監視は、臨床医にフィードバックを与えることができ、適切な濃度を確実にする投薬に調整するために、達成され、監視される。食品添加物、ナトリウム、アルコール、カフェイン、ニコチン、ビタミンレベル、リード（ｌｅａｄ）、農薬、及び種々の他の物質の一定の監視は、個人及び世話人が、それらの摂取、及びある種の化学物質への暴露を理解し、それら自身の健康の調節する理解を手助けし得る。 In addition to substances that are naturally produced in vivo, there is an interest in real-time monitoring of foreign substances. For example, throughout the course of administration of a drug or chemotherapeutic agent having a narrow range of effective concentrations, in vivo monitoring can provide feedback to the clinician to adjust the dosing to ensure the appropriate concentration To be achieved and monitored. Constant monitoring of food additives, sodium, alcohol, caffeine, nicotine, vitamin levels, leads, pesticides, and various other substances is the responsibility of individuals and caregivers for their intake and certain chemicals Can understand exposure to and regulate their own health regulation.

このようにして、組織集積バイオセンサーは、個人の監視、患者の医師による監視、臨床研究、動物研究調査、及び生体内の分析物濃度の連続的又は半連続的監視のための獣医健康に用いることができる。センサーの使用の非制限的な例には、糖尿病の健康、脱水、血液透析、急性呼吸促迫、ストレス評価、鬱血性心不全、メタボリック状態、生活スタイル、フィットネス及びトレーニング、末梢血管抵抗、低ナトリウム血症、急性非代償性心不全、受精能状態（例えば、***周期）、ガン検出（初期、再発など）、炎症反応（種々のタイプ）、治療薬、例えば、薬物濃度又は薬物反応標識、例えばアルコール依存症治療のためのエタノール、感染症監視、農薬監視、重金属監視などが挙げられる。 In this way, tissue-integrated biosensors are used for veterinary health for personal monitoring, patient doctor monitoring, clinical studies, animal research studies, and continuous or semi-continuous monitoring of analyte concentrations in vivo. be able to. Non-limiting examples of sensor use include diabetes health, dehydration, hemodialysis, acute respiratory distress, stress assessment, congestive heart failure, metabolic status, lifestyle, fitness and training, peripheral vascular resistance, hyponatremia Acute decompensated heart failure, fertility status (eg, ovulation cycle), cancer detection (early, recurrence, etc.), inflammatory response (various types), therapeutic agent, eg drug concentration or drug response label, eg alcohol dependence Ethanol for treatment, infectious disease monitoring, pesticide monitoring, heavy metal monitoring and so on.

内因性及び外因性分析物のためのインビボ組織集積バイオセンサーは、家にて昼夜、毎日の活動（仕事、エクササイズ、食事など）中に用いることができる。また、それらは、治療を施す設定（例えば、病院）において用いることができる。それらは、連続又は断続的な方法で用いることができる。 In vivo tissue-integrated biosensors for endogenous and exogenous analytes can be used at home, day and night, during daily activities (work, exercise, meals, etc.). They can also be used in settings for treatment (eg hospitals). They can be used in a continuous or intermittent manner.

現在のバイオセンサーとは異なって、本明細書に記載されているセンサー（検知媒体とも呼ばれる）は、移植される組織とともに統合する。組織集積検知足場は、全ての他の市販のセンサー又は開発中のセンサー（本特許の出願時に著者らに知られている）とは異なり、センサー自体に直接に毛細血管成長を促進する。 Unlike current biosensors, the sensors described herein (also referred to as sensing media) integrate with the tissue to be implanted. Tissue accumulation sensing scaffolds, unlike all other commercially available or developing sensors (known to the authors at the time of filing this patent), promote capillary growth directly on the sensor itself.

方法
本発明の別の局面は、組織集積センサーを作成するための方法である。組織集積センサーを創作するための方法は、対象の分析物に応答して、測定可能なシグナル（単数又は複数）を生成するように十分に、検知部分の統合を維持する方法で検知部分と組織集積足場を組み合わせるプロセスを含む。 Method Another aspect of the invention is a method for making a tissue integrated sensor. A method for creating a tissue-integrated sensor is a method that maintains the integration of a sensing portion sufficiently to produce a measurable signal or signals in response to an analyte of interest. Including the process of combining the integrated scaffolds.

センサー内の足場、検知部分及び／又は参照部分の相対量は、ポリマー及び使用される検知部分に依存する。例えば、ある種の実施形態において、センサーは、約２〜９５％体積／体積のモノマー又はポリマー（例えば、２〜８５％体積／体積のＨＥＭＡ）を用いて作られる。同様に、存在すれば、使用される架橋の量はポリマーに依存し、例えば、典型的には約０．１１０％体積／体積のＴＥＧＤＭＡを用いてもよい。水及び／又は他の溶媒は、任意の量で存在してもよい（例えば、５〜９５％体積／体積水又はポリエチレングリコール）。また、開始剤は任意の量で存在してもよく、例えば０．３５〜５％体積／体積のＩｒｇａｃｕｒｅである。検知部分は、任意の適切な量で存在してもよく、例えば、酸素検知ポルフィリン（ＰｄＰ）は、約２００ｎＭ〜１ｎＭの濃度で含まれてもよい。例えば、実施例１も参照。 The relative amount of scaffold, sensing portion and / or reference portion within the sensor depends on the polymer and the sensing portion used. For example, in certain embodiments, the sensor is made using about 2-95% volume / volume monomer or polymer (eg, 2-85% volume / volume HEMA). Similarly, the amount of crosslinking used, if present, depends on the polymer, for example, typically about 0.110% volume / volume TEGDMA may be used. Water and / or other solvents may be present in any amount (eg, 5-95% volume / volume water or polyethylene glycol). Also, the initiator may be present in any amount, for example 0.35-5% volume / volume Irgacure. The sensing moiety may be present in any suitable amount, for example, oxygen sensing porphyrin (PdP) may be included at a concentration of about 200 nM to 1 nM. See also Example 1, for example.

いくつかの実施形態において、本発明の方法は、組織集積足場内に検知部分を包埋するか又は含ませることによって形成される組織集積センサーを伴う。このプロセスは、検知部分と足場前駆体（例えば、モノマー、ポリマービーズなど）を組み合わせることから開始してもよく、次に、足場の形成（例えば、鋳型ビーズの周りでの重合、多光子重合、電子回転、マイクロ及びナノプリンティング製造技術、ポリマー発泡、塩浸出など）、任意の残差の除去（例えば、鋳型ビーズの溶解、未重合のモノマーの除去）によってもよい。 In some embodiments, the methods of the present invention involve a tissue accumulation sensor formed by embedding or including a sensing portion within a tissue accumulation scaffold. This process may begin with the combination of a sensing moiety and a scaffold precursor (eg, monomer, polymer bead, etc.), followed by the formation of the scaffold (eg, polymerization around a template bead, multiphoton polymerization, Electrorotation, micro and nano printing manufacturing techniques, polymer foaming, salt leaching, etc.), any residual removal (eg, dissolution of template beads, removal of unpolymerized monomer).

組織集積足場内の検知部分を包埋するか又は含む非制限的な例示方法には、（限定されないが）続く溶解の有無に関係なく、鋳型周囲での重合、多光子重合又は３Ｄプリンティングを用いた３次元構造のマトリックス又は他の構造の重合、小さいファイバーの電子回転、足場前駆体構造の焼結又は融解、又は検知部分のエントリーを可能にするための足場の膨張、続く足場の収縮が挙げられる。ある種の実施形態において、該方法は、逆結晶コロイド（ＩＣＣ）足場内でのグルコース検知部分（ナノスフェア）の重合を含む。例えば、グルコース検知ナノスフェアは、重合中にＩＣＣ足場プレポリマーと混合され、実施例１に詳述されるように、ｐＨＥＭＡ足場内にナノスフェアを統合するようにする。 Non-limiting exemplary methods of embedding or including the sensing portion within the tissue accumulation scaffold include (but are not limited to) polymerization around the template, multiphoton polymerization or 3D printing, with or without subsequent lysis. Polymerization of a three-dimensional structure matrix or other structure, electronic rotation of small fibers, sintering or melting of the scaffold precursor structure, or expansion of the scaffold to allow entry of the sensing portion, followed by contraction of the scaffold It is done. In certain embodiments, the method includes polymerization of a glucose sensing moiety (nanosphere) within an inverse crystal colloid (ICC) scaffold. For example, glucose sensing nanospheres are mixed with an ICC scaffold prepolymer during polymerization to integrate the nanospheres within the pHEMA scaffold as detailed in Example 1.

他の実施形態において、組織集積センサーは、組織集積足場の表面上（又はそれに対して）、検知部分を固定（コンジュゲーション又は物理的な取り込み）することによって形成される。このプロセスは、既存の足場（例えば、細胞外マトリックス）により、又は足場（例えば、ＩＣＣ、合成又は加工ＥＣＭ又はＰｏｒｅＸＭｅｄｐｏｒｅ）の形成により開始し、次に、足場に検知部分を付着させる。また、この方法は、足場に対して所定の場所に検知部分を保護又は保持する被覆工程（例えば、物理的取り込み）を含んでもよい。被覆は、付加された利益：（１）分解（例えば、プロテアーゼ）から表面化学を保護すること；（２）分散障壁（表面ファウリング）；（３）生体適合性の改善（例えば、ＰＥＧ、キトサン、ｐＨＥＭＡなど）；（４）表面特徴（例えば、滑らかさ、細孔サイズ、親水性など）の変更又は改善を有してもよい。また、該方法は、移植（例えば、エチレンオキシドガス、放射線照射）、又はインビトロの使用前に組織集積センサーの安定化のための工程を含んでもよい。組織集積足場上に検知部分を固定するための例示的な方法は、限定されないが、コンジュゲーション化学、吸着、静電気及び連続被覆を用いた被覆を含む。例示的な被覆には、ＰＥＧ、ｐＨＥＡＭ及びキトサンが含まれる。 In other embodiments, the tissue accumulation sensor is formed by immobilizing (conjugating or physically capturing) the sensing moiety on (or against) the surface of the tissue accumulation scaffold. This process begins with an existing scaffold (eg, extracellular matrix) or by formation of a scaffold (eg, ICC, synthetic or processed ECM or PoreX Medpore), and then attaches the sensing moiety to the scaffold. The method may also include a coating step (eg, physical capture) that protects or holds the sensing portion in place relative to the scaffold. The coating has the added benefit: (1) protecting surface chemistry from degradation (eg protease); (2) dispersion barrier (surface fouling); (3) improved biocompatibility (eg PEG, chitosan) (4) may have changes or improvements in surface characteristics (eg, smoothness, pore size, hydrophilicity, etc.). The method may also include a step for stabilization of the tissue integrated sensor prior to implantation (eg, ethylene oxide gas, irradiation) or in vitro use. Exemplary methods for immobilizing the sensing moiety on the tissue accumulation scaffold include, but are not limited to, conjugation chemistry, adsorption, electrostatic and coating using continuous coating. Exemplary coatings include PEG, pHEAM, and chitosan.

なおさらなる実施形態において、組織集積センサーは、検知部分で作られた組織集積足場を構築することによって形成される。この手法は、所望の足場特徴よりも小さいいくらかの物理的寸法の検知部分から開始し、次に、組織集積材料または組織集積前駆体に加工される。検知粒子は、熱又は化学結合を介して、組織集積構造にともに結合されてもよい。検知部分で構成されるプレポリマー溶液は、所望の足場構造において架橋されてもよい。検知部分で作られた組織集積足場を構築するための例示的な方法には、限定されないが、熱、圧力又は重合を用いて検知粒子を結合させること；エレクトロスピニング、組織集積構造への検知ポリマーの熱またはＵＶ開始架橋、例えば多光子重合などが挙げられる。 In still further embodiments, the tissue accumulation sensor is formed by constructing a tissue accumulation scaffold made of the sensing portion. This approach starts with a sensing portion of some physical dimension that is smaller than the desired scaffold feature and then processed into a tissue-integrated material or tissue-integrated precursor. The sensing particles may be coupled together to the tissue accumulation structure via heat or chemical bonds. The prepolymer solution composed of the sensing moiety may be crosslinked in the desired scaffold structure. Exemplary methods for constructing a tissue accumulation scaffold made of a sensing portion include, but are not limited to, combining sensing particles using heat, pressure or polymerization; electrospinning, sensing polymer to tissue accumulation structure Or UV-initiated crosslinking, such as multiphoton polymerization.

さらなる実施形態において、本明細書に記載されている検知媒体は、組織集積足場粒子によって形成される。この手法は、組織集積特性を維持する粒子に組織集積足場を分解することから開始する。粒子は検知部分と混合され、次に、所望の足場形態および機能に再構築される。一例は、粒子を作製するための細胞外マトリックス（ＥＣＭ）の粒子化、例えば抽出および粉末化である。次に、ＥＣＭ粒子は、選択された検知部分と組み合わせられる。混合物は、機械的安定性を付すために、架橋剤又はポリマー（例えば、ｐＨＥＭＡ）と組み合わせられるまたは組み合わせられてもよい。 In further embodiments, the sensing media described herein are formed by tissue-integrated scaffold particles. This approach begins with disassembling the tissue accumulation scaffold into particles that maintain tissue accumulation properties. The particles are mixed with the sensing portion and then reconstructed to the desired scaffold form and function. An example is the extracellular matrix (ECM) granulation, eg extraction and powdering, to produce particles. The ECM particles are then combined with the selected sensing portion. The mixture may be combined or combined with a crosslinker or polymer (eg, pHEMA) to impart mechanical stability.

いくつかの実施形態において、単層又は多層ファイバー（単数又は複数）を構築することによって形成されるセンサーが移植される。センサー部分は、ファイバー足場が作られる１以上の基材の一部であり、又はセンサー部分（単数又は複数）は、順次積層される層の１つを含むまたは構成する。このような多層ファイバーを製造し、及び／又はすでに形成されたファイバーの上部に層を作製するためのいくつかの例示的な加工は、押出し、電子スピン、浸漬被覆、溶射成形、印刷、スタンピング、ローリング、多光子重合及びプラズマ蒸着である。 In some embodiments, a sensor formed by constructing single layer or multi-layer fiber (s) is implanted. The sensor portion is part of one or more substrates from which the fiber scaffold is made, or the sensor portion (s) include or constitute one of the layers that are sequentially stacked. Some exemplary processes for producing such multilayer fibers and / or creating layers on top of already formed fibers include extrusion, electron spinning, dip coating, thermal spray molding, printing, stamping, Rolling, multiphoton polymerization and plasma deposition.

本明細書に記載されている組織集積センサーのいずれかの形成において、方法はまた、移植前に組織集積センサーの滅菌（例えば、エチレンオキシドガス）の工程（単数又は複数）又はインビトロでの使用のための工程（単数又は複数）を含んでもよい。 In the formation of any of the tissue integrated sensors described herein, the method can also be for sterilization (eg, ethylene oxide gas) step (s) of the tissue integrated sensor prior to implantation or for use in vitro. The step (s) may also be included.

実施例１：ハイドロゲル足場に固定された酸素感受性色素を用いた酸素感受性媒体の製造
以下は、本明細書に記載されている組織集積センサーを作製するための１つの提案された方法を説明する。この方法は、足場材料として非架橋ＰＭＭＡ鋳型マイクロスフェアとｐＨＥＭＡの使用を伴う。ＰＭＭＡマイクロスフェア鋳型は、ふるいにかけられたＰＭＭＡスフェア（３６μｍ、５％未満のＣＶ）を用い、テフロン（登録商標）スペーサーによる２つのガラススライド間に鋳型ビーズを配置することにより調製された。焼結プロセスは、ビーズを密接にパッキングするために、少なくとも１０分間（１回以上で）超音波処理することを含む。超音波処理後、ビーズが融合するのに十分な時間、十分な温度に鋳型を加熱する（例えば、約１７７℃に２４時間加熱する）。 Example 1 Production of Oxygen Sensitive Medium Using Oxygen Sensitive Dye Immobilized to Hydrogel Scaffold The following illustrates one proposed method for making the tissue integrated sensor described herein. . This method involves the use of non-crosslinked PMMA template microspheres and pHEMA as the scaffold material. PMMA microsphere templates were prepared by placing the template beads between two glass slides with Teflon spacers using sieved PMMA spheres (36 μm, <5% CV). The sintering process includes sonication for at least 10 minutes (one or more times) to closely pack the beads. After sonication, the mold is heated to a sufficient temperature for a time sufficient for the beads to fuse (eg, heated to about 177 ° C. for 24 hours).

酸素感受性ポリ（２−ヒドロキシエチルメタクリレート）（ｐＨＥＭＡ）足場の一般的な調製は、以下のように行われた：ＨＥＭＡ２−ヒドロキシエチルメタクリレート（５６．９％ｖｏｌ／ｖｏｌ）、ＴＥＧＤＭＡ（トリエチレングリコール−ジメタクリレート）（２．７％ｖｏｌ／ｖｏｌ）、エチレングリコール（１６．７％ｖｏｌ／ｖｏｌ）、水（１６．７％ｖｏｌ／ｖｏｌ）、光開始剤Ｉｒｇａｃｕｒｅ６５１（０．２％ｖｏｌ／ｖｏｌ）及びＰｄ（ＩＩ）メソ−テトラ（４−カルボキシフェニル）ポルフィン（ＰｄＰ）の５ｍＭ溶液の６．７％ｖｏｌ／ｖｏｌを混合し、ポリマー前駆体溶液中に最終濃度が３３５μＭのＰｄＰを得た。ポリマー、溶媒及び検知試薬（ｓｅｎｓｉｎｇｒｅａｇｅｎｔ）を記載されるように混合し、組織を介したシグナルの変化を測定可能に検出するのに十分に高い検知化学濃度を達成する。 The general preparation of an oxygen sensitive poly (2-hydroxyethyl methacrylate) (pHEMA) scaffold was performed as follows: HEMA 2-hydroxyethyl methacrylate (56.9% vol / vol), TEGDMA (triethylene glycol) -Dimethacrylate) (2.7% vol / vol), ethylene glycol (16.7% vol / vol), water (16.7% vol / vol), photoinitiator Irgacure 651 (0.2% vol / vol) ) And 6.7% vol / vol of 5 mM solution of Pd (II) meso-tetra (4-carboxyphenyl) porphine (PdP) to obtain PdP having a final concentration of 335 μM in the polymer precursor solution. Polymer, solvent and sensing reagent are mixed as described to achieve a sensing chemical concentration that is high enough to measurablely detect a change in signal through the tissue.

プレポリマー溶液をＰＭＭＡに満たした。溶液を真空下に置き、泡を全て除き、ＰＭＭＡ鋳型を完全に浸透させ、該鋳型をＵＶに５〜１０分間暴露することによって重合した。次に、ＰＭＭＡマイクロスフェアは、Ｓｏｘｈｌｅｔ抽出装置又は頻繁な体積効果を用いて、２４〜２８時間、ジクロロメタン又は他の溶媒システムの頻繁な交換によって溶解させた。 The prepolymer solution was filled in PMMA. The solution was polymerized by placing under vacuum, removing all bubbles, allowing the PMMA mold to fully penetrate and exposing the mold to UV for 5-10 minutes. The PMMA microspheres were then dissolved by frequent exchange of dichloromethane or other solvent systems for 24-28 hours using a Soxhlet extractor or frequent volume effects.

また、参照部分を含むインプラントは、ポルフィリンの代わりに、ｑｔｒａｃｋｅｒ８００量子ドット（Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ，５０〜８００ｎＭ）が足場に含まれることを除いて、上述の通りに調製された。 Also, an implant containing a reference portion was prepared as described above, except that qtracker 800 quantum dots (Invitrogen, 50-800 nM) were included in the scaffold instead of porphyrin.

酸素感受性媒体及び参照部分は、マウスの表面下の約２ｍｍに（該動物の異なる位置で）トロカールを用いて注射された。マウスは、５３５ｎｍの励起を用いて、Ｃａｌｉｐｅｒ全動物画像化システム（ＩＶＩＳ（商標））により撮像し、発光は、酸素化条件及び脱酸素化条件で回収された。 The oxygen sensitive medium and the reference portion were injected using a trocar (at different locations on the animal) approximately 2 mm below the surface of the mouse. Mice were imaged with a Caliper whole animal imaging system (IVIS ™) using 535 nm excitation, and luminescence was collected under oxygenated and deoxygenated conditions.

図２０に示されるように、酸素感受性インプラント（「Ｏ２」）及び参照部分（「ＱＤ」）は、酸素化条件下でシグナルを生じた（図２０Ａ）。しかしながら、脱酸素化条件下では、参照部分だけが検出可能なシグナルを生じた（図２０Ｂ）。 As shown in FIG. 20, the oxygen sensitive implant (“O 2”) and the reference moiety (“QD”) produced a signal under oxygenated conditions (FIG. 20A). However, under deoxygenated conditions, only the reference moiety produced a detectable signal (FIG. 20B).

実施例２：ハイドロゲル足場に固定されたグルコース感受性アッセイを用いたグルコース感受性媒体の製造
以下は、本明細書に記載されている組織集積センサーを作製するための１つの方法を説明する。この方法は、足場材料として非架橋ＰＭＭＡ鋳型マイクロスフェアとｐＨＥＭＡの使用を伴う。ＰＭＭＡマイクロスフェア鋳型は、ふるいにかけられたＰＭＭＡスフェア（３６μｍ、５％未満のＣＶ）を用い、テフロン（登録商標）スペーサーによる２つのガラススライド間に鋳型ビーズを配置することにより調製された。焼結プロセスは、（ビーズを密接にパッキングするために）少なくとも１０分間超音波処理し、次に、鋳型を１７７℃に２４時間加熱することを含む（これらの条件は異なるオーブンについて変更し、またビーズの異なるバッチについて変更してもよい）。 Example 2: Production of a glucose-sensitive medium using a glucose-sensitive assay immobilized on a hydrogel scaffold The following describes one method for making the tissue-integrated sensor described herein. This method involves the use of non-crosslinked PMMA template microspheres and pHEMA as the scaffold material. PMMA microsphere templates were prepared by placing the template beads between two glass slides with Teflon spacers using sieved PMMA spheres (36 μm, <5% CV). The sintering process involves sonicating for at least 10 minutes (to closely pack the beads) and then heating the mold to 177 ° C. for 24 hours (these conditions were changed for different ovens and May be changed for different batches of beads).

グルコース感受性ポリ（２−ヒドロキシエチルメタクリレート）（ｐＨＥＭＡ）足場の調製を以下のように行った。ポリマー前駆体溶液は、ＨＥＭＡ２−ヒドロキシエチルメタクリレート（５７．１％％ｖｏｌ／ｖｏｌ）、ＴＥＧＤＭＡ（トリエチレングリコール−ジメタクリレート（２．９ｖ％ｖｏｌ／ｖｏｌ）、エチレングリコール（１４．８％ｖｏｌ／ｖｏｌ）、水（２５．１％ｖｏｌ／ｖｏｌ）及び光開始剤Ｉｒｇａｃｕｒｅ６５１（０．２％ｖｏｌ／ｖｏｌ）を混合することによって調製された。次に、色素／酵素溶液は、ＤＩ水１００μＬ中の５ｍｇのグルコースオキシダーゼ酵素（ＧＯｘ）及び等モルのカタラーゼ（ｃａｔａｌｙｚｅ）を添加し、続いて、ＤＭＳＯ中の１００μＬの１．５ｍＭＰｄ（ＩＩ）メソ−テトラ（４−カルボキシフェニル）ポルフィン（ＰｄＰ）を添加することによって調製された。ポリマー前駆体溶液及び色素／酵素溶液は、最終濃度が３９μＭのＧＯｘ及び３７５μＭのＰｄＰについて１：１の比率で組み合わせた。プレポリマー溶液を鋳型に充填し、真空下に置き、泡を全て除き、ＰＭＭＡ鋳型を完全に浸透させ、ＵＶに５〜１０分間暴露することによって重合した。次に、ＰＭＭＡマイクロスフェアは、Ｓｏｘｈｌｅｔ抽出装置又は頻繁な体積効果を用いて、２４〜２８時間、ジクロロメタン又は他の溶媒システムの頻繁な交換によって溶解させた。 A glucose sensitive poly (2-hydroxyethyl methacrylate) (pHEMA) scaffold was prepared as follows. The polymer precursor solution was HEMA 2-hydroxyethyl methacrylate (57.1% vol / vol), TEGDMA (triethylene glycol-dimethacrylate (2.9 v% vol / vol), ethylene glycol (14.8% vol / vol). ), Water (25.1% vol / vol) and the photoinitiator Irgacure 651 (0.2% vol / vol) were then mixed.The dye / enzyme solution was then 5 mg in 100 μL of DI water. Of glucose oxidase enzyme (GOx) and equimolar catalase are added, followed by 100 μL of 1.5 mM Pd (II) meso-tetra (4-carboxyphenyl) porphine (PdP) in DMSO. Polymer precursor solution and dye / The elementary solution was combined in a 1: 1 ratio for a final concentration of 39 μM GOx and 375 μM PdP The prepolymer solution was filled into the mold and placed under vacuum to remove any bubbles and allow the PMMA mold to completely penetrate. The PMMA microspheres were then polymerized by frequent replacement of the dichloromethane or other solvent system for 24-28 hours using Soxhlet extractor or frequent volume effects. Dissolved.

グルコースセンサー足場材料のディスクは、長方形片（マイクロスフェアスライド形状）からパンチされ、ビルトインの蛍光光度計を有する、自動化されたフロースルーシステム内に固定された。様々な濃度のグルコース溶液（ＰＢＳ中）をセンサー足場ディスク上に流し、蛍光及び寿命読み込みは、成功した実施上で様々なグルコース濃度に回収された（例えば、ＰｄＰ発光をグルコース濃度の関数として測定した）。 A disk of glucose sensor scaffold material was punched from a rectangular piece (microsphere slide shape) and secured in an automated flow-through system with a built-in fluorometer. Various concentrations of glucose solution (in PBS) were run over the sensor scaffold disk and fluorescence and lifetime readings were collected at various glucose concentrations on successful implementation (eg, PdP luminescence was measured as a function of glucose concentration). ).

図２１に示されるように、センサーから発光されたシグナルは、グルコース濃度に応答して調節された。 As shown in FIG. 21, the signal emitted from the sensor was modulated in response to glucose concentration.

実施例３：ハイドロゲル足場に固定された分析物感受性色素を用いた分析物感受性媒体の製造
以下は、本明細書に記載されている組織集積センサーを作製するための１つの提案された方法を説明する。この方法は、足場材料として非架橋ＰＭＭＡ鋳型マイクロスフェアとｐＨＥＭＡの使用を伴う。ＰＭＭＡマイクロスフェア鋳型は、ふるいにかけられたＰＭＭＡスフェア（３６μｍ、５％未満のＣＶ）を用い、テフロン（登録商標）スペーサーによる２つのガラススライド間に鋳型ビーズを配置することにより調製される。焼結プロセスは、（ビーズを密接にパッキングするために）少なくとも１０分間超音波処理し、次に、鋳型を１７７℃に２４時間加熱することを含む（これらの条件は異なるオーブンについて変更し、またビーズの異なるバッチについて変更してもよい）。 Example 3: Manufacture of an analyte-sensitive medium using an analyte-sensitive dye immobilized on a hydrogel scaffold The following describes one proposed method for making a tissue-integrated sensor as described herein. explain. This method involves the use of non-crosslinked PMMA template microspheres and pHEMA as the scaffold material. The PMMA microsphere template is prepared by placing the template beads between two glass slides with a Teflon spacer using a screened PMMA sphere (36 μm, <5% CV). The sintering process involves sonicating for at least 10 minutes (to closely pack the beads) and then heating the mold to 177 ° C. for 24 hours (these conditions were changed for different ovens and May be changed for different batches of beads).

続いて、ハイドロゲル足場を形成するポリマー前駆体を調製する。ポリ（２−ヒドロキシエチルメタクリレート）（ｐＨＥＭＡ）足場の一般的な調製は以下の通りである：別々のバイアルにおいて、２つの溶液を調製する：水中のＡＰＳ（過硫酸アンモニウム）の２０％溶液の０．８９ｍｌ、及び水中のＴＥＭＥＤ（テトラメチルエチレンジアミン）の１５％溶液の０．３ｍｌ。ＴＥＭＥＤ（トリエチレングリコール−ジメタクリレート）（０．４６ｍｌ）、エチレングリコール（２．６ｍｌ）及び水（２．６８ｍｌ）は、体積測定によって添加され、混合された。 Subsequently, a polymer precursor that forms a hydrogel scaffold is prepared. The general preparation of a poly (2-hydroxyethyl methacrylate) (pHEMA) scaffold is as follows: prepare two solutions in separate vials: 0. 0% of a 20% solution of APS (ammonium persulfate) in water. 89 ml and 0.3 ml of a 15% solution of TEMED (tetramethylethylenediamine) in water. TEMED (triethylene glycol-dimethacrylate) (0.46 ml), ethylene glycol (2.6 ml) and water (2.68 ml) were added by volumetric measurement and mixed.

ＴＥＭＥＤ溶液を主なプレポリマーバイアルに添加する。全反応体積の２〜９５％体積の範囲の感受性ナノ粒子の２〜９５％体積（例えば、蛍光グルコース感受性化学を含む１００〜２００ｎｍのアルギン酸塩ナノスフェアの５ｍｌ）をプレポリマー溶液とともに添加する。プレポリマー溶液を鋳型に充填し、次にＡＰＳ溶液を添加する。溶液を真空下に置き、泡を全て除き、ＰＭＭＡ鋳型を完全に浸透させ、次いで、室温にて１時間重合させる。次に、ＰＭＭＡマイクロスフェアは、Ｓｏｘｈｌｅｔ抽出装置又は頻繁な体積効果を用いて、２４〜２８時間、ジクロロメタン又は他の溶媒システムの頻繁な交換によって溶解させる。 Add the TEMED solution to the main prepolymer vial. Add 2-95% volume of sensitive nanoparticles in the range of 2-95% volume of total reaction volume (eg, 5 ml of 100-200 nm alginate nanospheres containing fluorescent glucose sensitive chemistry) along with the prepolymer solution. The prepolymer solution is filled into the mold and then the APS solution is added. The solution is placed under vacuum, all bubbles are removed, the PMMA mold is completely infiltrated and then allowed to polymerize for 1 hour at room temperature. The PMMA microspheres are then dissolved by frequent exchange of dichloromethane or other solvent systems for 24-28 hours using a Soxhlet extractor or frequent volume effects.

実施例４：移植
直径３００〜５００μｍ、長さ５ｍｍのロッド内の組織集積センサーは、１９〜２３ゲージの挿入針、トロカール、修飾された生検デバイス又は皮膚下に移植するように操作された他のデバイスに置かれる。センサーは、挿入前に場合により脱水され又は圧搾され、より小さな挿入針の使用を可能にする。 Example 4: Implantation Tissue accumulating sensors in rods 300-500 μm in diameter and 5 mm in length are 19-23 gauge insertion needles, trocars, modified biopsy devices or others engineered to be implanted under the skin Placed on the device. The sensor is optionally dehydrated or squeezed before insertion, allowing the use of a smaller insertion needle.

挿入により、皮膚は、挿入針が、表面から１〜４ｍｍで皮膚の表面に並行して置かれるようにつまみ上げられる。シリンジが引き出されるため、流体又は逆置換プランジャー（又はトロカール）を用いて、組織にセンサーを残す。挿入部位は、任意の皮下領域、典型的には腹部、腕および大腿部を含んでもよい。 Upon insertion, the skin is picked up so that the insertion needle is placed parallel to the surface of the skin 1 to 4 mm from the surface. As the syringe is withdrawn, a fluid or reverse displacement plunger (or trocar) is used to leave the sensor in the tissue. The insertion site may include any subcutaneous area, typically the abdomen, arms and thighs.

実施例５：測定
センサーからのデータは、回収され、加工され、スマートフォン、他の携帯型デバイス、コンピュータスクリーン又は他の視覚化フォーマット上に、例えば、Ｍｅｄｔｒｏｎｉｃから利用可能な市販のデータ表示デバイスを用いて表示させる。生データは、分析濃度に変換され、又は分析濃度（例えば、高さ、低さ、範囲内）の何らかの非定量的な表示に変換される。時間内若しくは傾向内における任意の所定点の値（経時的なグラフ）又はある期間の要約統計量が与えられる。データの質の表示を場合により与える。 Example 5: Measurement Data from sensors is collected and processed using a commercially available data display device available from Medtronic, for example, on smartphones, other portable devices, computer screens or other visualization formats. To display. The raw data is converted to an analytical concentration or to some non-quantitative representation of the analytical concentration (eg, height, low, in range). Any given point value (graph over time) within time or trend or summary statistics over a period of time are given. Give an indication of the quality of the data.

本明細書に言及されている全ての特許、特許出願及び刊行物は、全体として参照により本明細書に援用される。 All patents, patent applications and publications mentioned herein are hereby incorporated by reference in their entirety.

理解の明確さを目的として、例証及び実施例によっていくらか詳細に開示が与えられるが、開示の精神又は範囲から逸脱せずに、種々の変更及び修飾が行われ得ることは当業者にとって明確である。したがって、前述の説明及び実施例を限定として構築されるべきではない。 For purposes of clarity of understanding, disclosure is provided in some detail by way of illustration and example, but it will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made without departing from the spirit or scope of the disclosure. . Accordingly, the foregoing description and examples should not be construed as limiting.

Claims

分析物を検出するための組織集積センサーであって、該センサーは、以下：
組織集積足場；及び
１以上の検知部分であって、該分析物の存在下で検出可能なシグナルを生成する検知部分
を含み；そして
さらに、対象とする組織に設置された場合、前記センサーが該分析物を検出する組織集積センサー。 A tissue integrated sensor for detecting an analyte, the sensor comprising:
A tissue accumulating scaffold; and one or more sensing moieties, including a sensing moiety that produces a detectable signal in the presence of the analyte; and, further, when placed in a tissue of interest, the sensor A tissue-integrated sensor that detects analyte.

足場が１以上の検知部分からなる、請求項１に記載のセンサー。 The sensor of claim 1, wherein the scaffold comprises one or more sensing portions.

足場がポリマーを含む、請求項１に記載のセンサー。 The sensor of claim 1, wherein the scaffold comprises a polymer.

ポリマーがハイドロゲルを含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載のセンサー。 The sensor according to claim 1, wherein the polymer comprises a hydrogel.

検知部分が足場内に埋め込まれている、請求項１〜４のいずれか１項に記載のセンサー。 The sensor according to claim 1, wherein the detection part is embedded in the scaffold.

検知部分が足場の外部に付着している、請求項１〜４のいずれか１項に記載のセンサー。 The sensor according to any one of claims 1 to 4, wherein the detection portion is attached to the outside of the scaffold.

検知部分の外部に被覆をさらに含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載のセンサー。 The sensor according to claim 1, further comprising a coating outside the detection portion.

足場は多孔性であり、さらに該足場の細孔の少なくとも２つが相互接続されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載のセンサー。 The sensor according to any one of claims 1 to 7, wherein the scaffold is porous and at least two of the pores of the scaffold are interconnected.

検知部分がマイクロスフェア又はナノスフェアを含む、請求項１〜８のいずれか１項に記載のセンサー。 9. A sensor according to any one of the preceding claims, wherein the sensing portion comprises microspheres or nanospheres.

センサーが多層を含む、請求項１〜９のいずれか１項に記載のセンサー。 The sensor according to claim 1, wherein the sensor comprises multiple layers.

センサーが１以上のファイバーを含む、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のセンサー。 11. A sensor according to any one of the preceding claims, wherein the sensor comprises one or more fibers.

１以上の較正部分をさらに含む、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のセンサー。 12. A sensor according to any one of the preceding claims, further comprising one or more calibration portions.

請求項１〜１２のいずれか１項に記載の組織集積センサー；及び
検知部分によって生じたシグナルを発生または測定するモジュール
を含む、分析物を検出するためのシステム。 A system for detecting an analyte comprising a tissue accumulation sensor according to any one of claims 1 to 12; and a module for generating or measuring a signal produced by a sensing moiety.

検出器、シグナル受信機、シグナル送信機、シグナル処理コンポーネント、エネルギー貯蔵コンポーネント、データ記憶コンポーネント、データ送信機、データ表示デバイス、データ処理コンポーネント及びそれらの組み合わせからなる群から選択されるコンポーネントをさらに含む、請求項１３に記載のシステム。 Further comprising a component selected from the group consisting of a detector, a signal receiver, a signal transmitter, a signal processing component, an energy storage component, a data storage component, a data transmitter, a data display device, a data processing component, and combinations thereof, The system of claim 13.

請求項１〜１２のいずれか１項に記載のセンサーを組織に組み込み、分析物の存在を検出することを含む、対象とする組織における分析物を検出するための方法。 A method for detecting an analyte in a tissue of interest comprising incorporating the sensor of any one of claims 1-12 into the tissue and detecting the presence of the analyte.